水工建筑物冲磨和空蚀破坏机理及其防治对策

《水工建筑物冲磨和空蚀破坏机理及其防治对策》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com第2，4卷云南水力发电第2期YI7NNANWARPOWER89水工建筑物冲磨和空蚀破坏机理及其防治对策王红强，张光碧(I~IJIl大学水电学院，I~1]l【成都610065)摘要：通过对水工混凝土冲磨、空蚀破坏机理的简要分析，从水工设计、材料、施工、维护与修补、质量控制与验收五大方面对水工建筑物抗冲磨防空蚀混凝土关键技术进行了概括总结，为抗冲磨防空蚀混凝土的研究与运用提供参考。关键词：水工混凝土；冲磨及空蚀；破坏机理；防治措施中图分类号：Tv42；TV523；TV653；TV698．25文献标识码：B文章编号：1006—395l(20o8)

2、02—0089—04冲刷磨损与空蚀破坏，是水工泄水建筑物如溢质不完全相同。在高速水流作用下，推移质以滑动、流坝、泄洪洞、泄水闸等常见的病害之一。尤其是当滚动及跳动等方式在过流面上运动，除了摩擦及切流速较高，水流中又挟带悬移质或推移质等磨损介削作用还有冲击作用。如过流面A点处受到质量质时，这种破坏现象就更为严重。据调查，我国运行为rn、速度为的砂石的冲击(见图1)。垂直向冲的大坝泄水建筑物有70％存在不同程度的冲磨和击力按动能原理分析应为(忽略水阻力)：空蚀破坏问题，其中比较典型的有丰满、三门峡、刘2mV1cos~=——家峡、龚嘴等工程，都屡经修补而问题依然严重。石子在水流的作用下，以速度

3、冲击建筑物壁面，1冲磨和空蚀破坏机理假定它又以同样的速度反弹起来，由于冲击壁冲磨和空蚀均发生在水工建筑物泄流部位的混面的时间很短，则值很大。石子在反作用力凝土表面，而且冲磨破坏往往诱发空蚀，但冲磨破坏作用下弹跳起来后，又会再次下落冲击壁面。这样与空蚀破坏的机理却完全不同。反复作用的结果，会使A点遭受反复多次的摩擦、1．1冲磨破坏机理切削与冲击。当材料强度到达极限值或疲劳极限值携带泥、沙、石的高速水流，对混凝土表面冲磨时，则发生破坏，表现为表层剥落，并可能继续向纵破坏是一种单纯的机械作用破坏。悬移质泥沙颗粒深扩展。推移质冲磨破坏作用的大小，决定于水流较小，在高速水流的紊动作用下能充分与水混

4、合，形速度、流态、推移质的质量、粒径及其运动方式。对成近似均匀的固液两相流。高速水流携带的悬移质建筑物整体来说，破坏程度还和材料的抗冲耐磨性在移动过程中触及建筑物过流面时的作用，表现为能、过流时间等因素有关。磨损、切削和冲撞。悬移质对混凝土的冲磨破坏开始表现为从表面开始的均匀磨损剥离。而后由于剥离程度的加深及混凝土本身的非均质性，过流表面m会出现凹凸不平的磨损坑。此时水流就会受到扰动而产生漩涡流，随着漩涡流的形成、扩大和消失，水流中的泥沙颗粒以较小的角度(5。15。)冲击流道～／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／一表面，对边壁施以切削和冲击作用，从而造成建筑物表面的磨损。原型观测结果

5、表明，含悬移质的高速1『Fv水流对泄水建筑物表面冲磨破坏作用的大小，与水图1沙石冲击示意图流速度、水流形态、悬移质含量、颗粒粒径、形状和硬度以及混凝土的抗冲磨强度等因素有关。I．2空蚀破坏机理推移质对泄水建筑物过流面的破坏机理与悬移高速水流泄水建筑物的空蚀现象比较复杂，由*收稿日期：2OO7—12—17作者简介：王红强(1983一)，男，陕西宝鸡人，硕士研究生，研究方向：水工结构工程及基础工程。维普资讯http://www.cqvip.com云南水力发电2008年第2期于过水边界的突变、突体、陡坎，使水流发生涡流和量大于20l(g，In3(主汛期平均)且水流速度大于20分离时，流速加大，

6、压力降低。当压力降到相应水温m／s时，应根据工程条件进行混凝土抗冲磨试验，比的汽化压力时，流体中形成空腔(穴)或气泡，这称为选抗冲磨材料。“空化”。空穴气泡不断随水流运动而突然溃灭，在3．1．2防空蚀设计很短的瞬间以极大的压力冲击微小的混凝土表面，泄水建筑物设计，应选择合理体型，提高水流空造成破坏，即为“空蚀”。从以上的分析，造成水流空化数，降嘛生空化数使大于或等于。放空化和建筑物表面空蚀的原因，主要是过流面水的流洞、临时泄水建筑物(除导流洞和导流底孔的门槽速过高和压强过低。试验表明，空蚀强度与水流流外)，易检修的部位可采仃大于或等于0．85。对重速的57次方成正比。泄水建筑物表面的不平

7、整要建筑物关键部位或水流速度大于35m／s或小也是形成空化与空蚀的重要条件。于0．3时，应进行减压模型试验。同时，应根据水流空化数的大小确定过流表面的不平整度处理标准。2冲磨空蚀破坏的主要形态特征水流空化数小于0．30或流速大于30m／s时，1)冲磨剥蚀一般面积较大，并且有一定的连续宜按以下原则设置掺气减蚀设施：选用合理的掺气性。悬移质冲磨破坏表现为混凝土的均匀磨损，而型式，组合式掺气应进行大比尺模型试验论证，确保推移质冲磨破坏则会