[发明专利]一种混凝土重力危坝溃坝风险的测定方法

摘要

本发明涉及一种混凝土重力危坝溃坝风险的测定方法，其属于水利工程领域。它首先采用的声波层析检测技术对混凝土重力式危坝进行检测，即利用声波层析技术先对重力式危坝进行全面的检测，确定出坝体最不利的危险断面，其次以此为基础提出和建立了一种混凝土重力危坝溃坝风险的动力测定与稳定性评价的动弹模参数，运用该参数监测在库水位变化的条件下重力式危坝的最不利危险断面变化规律，并运用单位动力损伤率和单位时间损伤率综合对危险断面的动弹模的变化规律进行评价与分析，进而达到对混凝土重力式危坝的动态稳定性及耐久性等进行评价与预测。

主权项

1.一种混凝土重力危坝溃坝风险的测定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，大坝主要测量参数的确定

根据声波监测大坝的特点与需求，选取坝体上部、中部和底部不同部位边长为150mm的立方体10个，利用公式测定各个试块的密度，取它们的算术平均值为ρ；

步骤二，重力式危坝监测仪器探测位置与危险断面的确定

根据当地库区库水调度资料，确定每年库水位的涨幅△H，选取每年的旱季对应的最低水位h₀对其坝体进行初始测量；从大坝一端起始沿纵向布置可发射和接收检测声波的ST‑2000型声波层析检测系统，根据接收到的波形的异常情况确定出重力式危坝的危险断面所在位置；

步骤三，重力式危坝初始动弹模、水动力动弹模、蠕变动弹模的确定

重力式危坝危险断面在库水位或时间变化的条件下，动泊松比ν和动弹模E_d与纵波波速v_p及横波波速v_s之间存在式(1)、(2)的关系，

其中，E_d—重力式危坝的动弹模，ν—坝体动泊松比，V_p—纵波波速，V_S—横波波速，ρ—坝体密度；

在求得各阶段纵波波速v_p与横波波速v_s的情况下，可根据公式(1)、(2)分别确定重力式危坝初始动弹模E_d0、危险断面任意上升h_i的水动力动弹模E_di及任意t_i时刻的蠕变动弹模E_dti；

步骤四，重力式危坝危险断面随库水位变化的水动力型损伤变化率的确定

将库水位上升h_i高度的危险断面水动力型动弹模E_di的变化量与大坝初始的动弹模E_d0的比值记为重力式危坝危险断面的损伤变量ξ_i，水位上升前测得的损伤变量值ξ₀为初始损伤变量，

把初始损伤变量值(ξ₀)与对应的ξ_i之差与水位差△_H的比值定义为水动力型损伤变化率

步骤五，重力式危坝危险断面随时间变化的蠕变型损伤变化率的确定

将t_i时刻危险断面动弹模E_dti相对于初始动弹模的变化量与初始动弹模E_d0之比记为t_i时刻的损伤变量ξ_ti，其值根据式(5)确定，t₀时刻测得的损伤变量值为水位静止初期损伤变量ξ_t0：

把对应t_i时刻的损伤变量ξ_ti与水位静止初期损伤变量ξ_t0之差与时间△t的比值定义为蠕变型损伤变化率，其值根据式(6)确定，

步骤六，利用水动力型损伤变化率和蠕变型损伤变化率判定重力危坝溃坝风险的大小

根据重力式危坝危险断面的单位动力损伤率及单位时间损伤率的数值变化，得出如下判据：

当水动力型损伤变化率λ_i曲线斜率为正，蠕变型损伤变化率λ_ti曲线斜率为正，此时判定重力坝危险断面所引起的溃坝风险比较大，应发布红色预警，并及时采取加固、泄洪等方式对重力危坝进行必要的处理；

当水动力型损伤变化率λ_i曲线斜率为正，蠕变型损伤变化率λ_ti曲线斜率为负，此时应发布黄色预警，并加强监测频率；

当水动力型损伤变化率λ_i曲线斜率为负，蠕变型损伤变化率λ_ti曲线斜率为负，此时判定在库水位和时间变化的共同作用下，重力式危坝危险断面结构的安全性在使用要求范围内。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土重力危坝溃坝风险的测定方法，其特征在于：所述ST‑2000型声波层析检测系统主要包括高频电火花振源和速度型检波器。

3.根据权利要求2所述的一种混凝土重力危坝溃坝风险的测定方法，其特征在于：在坝体水面以上的一侧面均匀布置多个装有速度型检波器的探测点，在另一侧面均匀布置数量与探测点相同的、装有高频电火花振源的监测点；所述高频电火花振源沿监测点每发声一次下降至下一监测点，直至到达水面。

4.根据权利要求3所述的一种混凝土重力危坝溃坝风险的测定方法，其特征在于：重力式危坝的危险断面所在位置的判断方式是，当接收到的波形的包络线呈半圆形时，判断速度型检波器所处位置的断面正常；当波形的的包络线呈喇叭形时，判断速度型检波器所处位置的断面异常，据此确定出重力式危坝的危险断面的位置。

5.根据权利要求1所述的一种混凝土重力危坝溃坝风险的测定方法，其特征在于：

重力式危坝初始动弹模E