变缝宽异型构造底板脉动压力特性试验

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1、变缝宽异型构造底板脉动压力特性试验　　摘要：在水利工程中，水垫塘是大坝的重要安全防护设施之一，在高速水流冲击下，水垫塘的安全与稳定关系到大坝能否正常运行。以某消力塘水工模型试验为背景，结合模型试验结果，对比分析了不同缝隙宽度对底板下表面脉动压力特性的影响。研究表明：在水跃稳定区，带键槽底板下表面的脉动压强系数会随着键槽间的缝隙宽度的增大而增大，带键槽底板概率密度分布图的正态性较好；当键槽缝隙宽度增大时，带键槽底板可能产生的最大脉动上举力有所减小；对于相同测点，键槽缝隙宽度越大，下表面缝隙涡旋的平均尺度和脉动压力空间积分尺度都越大

2、；随着键槽缝隙宽度变小，带键槽底板下表面的脉动能量更加集中于低频。　　关键词：水利水电工程；水垫塘；键槽；模型试验；脉动压力　　中图分类号：TV653文献标志码：A文章编号：1672-1683（2016）04-0123-06　　Abstract：Inhydraulicengineering，theplungepoolisthekeytothesafetyofprotectingstructure.Itaffectswhetherthedamcanoperatesafelyornotunderimpactofhigh-speedw

3、aterflow.Basedonaplungepoolhydraulicmodeltestanditsresults，thispaperdiscussedthecharacteristicsoffluctuatingpressureactingontheunder-surfaceoftheslabwithdifferentgapwidths.Theanalysisresultsshowedthatinthestablehydraulicjump14area，thefluctuatingpressureintensitycoeff

4、icientofslabwithkeywayincreasedwiththeincreaseofthegapwidthbetweenslotplates.Theprobabilitydensitydistributionwasinaccordancewiththenormaldistribution.Whenthegapwidthincreased，themaximumfluctuatingupliftforcedecreased.Atthesamepoint，thegreaterthegapwidthwas，thegreate

5、rtheaverageeddyscaleandspatialintegralscalewere.Withthedecreaseofthegapwidth，thepressurefluctuationenergyofslabwasconcentratedmoreonlowfrequencysection.　　Keywords：hydraulicandhydroelectricengineering；plungepool；keyway；modeltest；fluctuatingpressure14　　随着我国水利事业飞速发展，一大批

6、高坝正在兴建，高水头、大流量、窄河谷的特点导致了泄洪消能安全问题更加引人关注，许多水利工程泄洪消能建筑物都或多或少的受到冲击破坏。水垫塘底板作为保护大坝安全稳定的重要基础设施，研究其破坏方式及原因具有十分重要的意义。通过对以往水垫塘失事案例的分析认为，消力塘底板揭底破坏具有历时短，范围大等特点，并且经常会把整块底板冲走。许多研究人员[1]对原型观测和模型试验数据分析得出板块破坏的主要原因是由于底板缝隙中存在脉动压力。国内的张少济[2]李爱华[3，4]刘沛清[5]杨永全[6]王玉蓉[7]张建民[8]赵耀南[9]等人在这一理论基础上

7、，从不同方面论述了水垫塘底板脉动压力的传播特性。对多级板块在通缝中脉动压力传播规律的实验课题研究，刘?P[10]认为脉动压强是以波的形式从底板上表面经过板块之间的缝隙迅速传播到整个底板。许多学者通过一系列工程实例研究和试验分析，认为优化水垫塘底板的结构有利于自身的安全稳定，相继提出了反拱形底板，透水底板，带键槽底板。孙建[11]等研究了反拱水垫塘底板的失稳破坏机理，张少济[12]、刘安富[13]等研究了透水底板脉动压力特性，马斌[14]等提出带键槽消力塘底板这一不同于以往底板的新型结构形式并进行了试验研究分析，研究的结果表明设置

8、键槽有助于板块之间相互约束，板块键槽之间的互相影响有助于底板的稳定，并且提高底板的极限抗力。彭彬[15]等对建于不均匀地基上的百色消力池底板建立了数值模型，并且对其整体做了三维有限元分析，结果表明：不均匀的地基会影响消力池底板间的沉降量，键槽可以改善这些因素的影