一种能够控制浸润线的坝体模型建立方法

摘要

本发明公开了一种能够控制浸润线的坝体模型建立方法，用来研究尾矿库坝体、土石坝及边坡稳定性和形变，包括以下步骤，a、确定坝体模型的浸润线的形状、位置，划分若干大段；b、确定关键控制点的相关参数；c、求出理论不透水层的位置；d、计算相对不透水层的位置数据；e、用同样的方式计算其他大段的相关数据；f、建立坝体模型敷设相对不透水层。本发明能够控制模型试验中浸润线的形状和分布特征，提高实验的坝体模型与实际坝体的相似性，从而提高实验的准确性。

主权项

一种能够控制浸润线的坝体模型建立方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤a、在建立坝体模型之前根据所模拟实际坝体的浸润线的形状、位置确定坝体模型的浸润线(1)的形状、位置，在坝体模型的浸润线(1)上按照形状划分若干大段；步骤b、将大段平均分为三部分，将这三部分的分界点作为浸润线(1)上的四个关键控制点，其中位置最高的关键控制点为入渗点，将其余三个关键控制点的模型埋深分别设定为H₂₂、H₃₃、H₄₄，将四个关键控制点到坝体模型的坡脚的水平距离分别设定为L₁+3L_d、L₁+2L_d、L₁+L_d、L₁，将四个关键控制点到坝体模型底部的垂直距离分别是H₁、H₂、H₃、H₄；步骤c、在步骤b的基础上，在坝体模型内、步骤b所述的大段内侧假设一个与地面夹角为α、与地面相交的理论不透水层(3)，假设四个关键控制点中的最低位置的关键控制点与理论不透水层(3)和地面交点的水平距离为L₀，理论不透水层(3)与浸润线(1)之间的关系符合渗流基本方程其中i为理论不透水层(3)的坡度，h为实际模型中浸润线(1)上的某一点与理论不透水层(3)之间实际的竖直距离；将模型中四个关键控制点到理论不透水层(3)的竖直距离设定为h₁、h₂、h₃和h₄，并且h₁、h₂、h₃和h₄满足以下关系，$\left\{\begin{array}{c}{h}_1=H_1-(L_0+3L_d)\tan \alpha \\ h_2=H_2-(L_0+2L_d)\tan \alpha \\ h_3=H_3-(L_0+L_d)\tan \alpha \\ h_4=H_4-L_0\tan \alpha \end{array}\right.;$将上式中的h₁、h₂、h₃、h₄分别代入渗流基本方程并进行求解得到$\left\{\begin{array}{c}m=\frac{(H_1-H_2)(2H_3-H_2-H_4)}{(H_3-H_4)(2H_2-H_1-H_3)}\\ \alpha =\arctan \left[\frac{H_2-H_4-m(H_1-H_3)}{(1-m)L_d}\right]\\ L_0=\frac{(H_1-H_3-L_{d}tan\alpha )(H_2-H_3)}{2H_2-H_1-H_3}-(H_1+H_2)+5L_{d}tan\alpha \end{array}\right.;$通过对上式进行求解则计算出α和L₀，从而确定理论不透水层(3)的位置；步骤d、计算相对不透水层的位置相对不透水层是指铺设在坝体模型内的水平的不透水材料，每个关键控制点对应一层相对不透水层，第1层相对不透水层(4)距离地面高度为L₀tanα，第1层相对不透水层(4)外侧边缘到坡脚的距离为L₁；第2层相对不透水层(5)距离地面高度为(L₀+L_d)tanα，第2层相对不透水层(5)外侧边缘到坡脚的距离为L₁+L_d；第3层相对不透水层距离地面高度为(L₀+2L_d)tanα，第3层相对不透水层(6)外侧边缘到坡脚的距离为L₁+2L_d；第4层相对不透水层(7)距离地面高度为(L₀+3L_d)tanα，第4层相对不透水层(7)外侧边缘到坡脚的距离为L₁+3L_d；步骤e、重复步骤b～d，计算出其他大段的相对不透水层的位置；步骤f、建立坝体模型，在坝体模型的相应位置铺设相对不透水层。