高含沙洪水揭河底期间胶泥块内力变化过程监测方法

摘要

本发明涉及一种河工模型，其IPC国际专利分类号为E02B1/02，特别涉及一种高含沙洪水“揭河底”冲刷期胶泥块底部水流紊动结构的模拟监测方法。该模拟监测方法利用有机玻璃模具盒预制胶泥块，在胶泥块底部排布片状薄膜式压力传感器，通过数据线与数据采集仪连接，可实现对水流压力信号的实时采集。本发明的模拟监测方法，结构简单，操作方便，能够实时、准确地监测胶泥块底部的水流紊动情况，为进一步深入研究黄河“揭河底”现象这一难题提供了可行的试验方法和装置，为认清“揭河底”现象发生机理、建立“揭河底”冲刷指标奠定了基础，为制定黄河防洪预案和防汛工程的规划设计，提供了重要的依据和参考。

主权项

一种高含沙洪水揭河底期间胶泥块内力变化过程的监测方法和监测装置，包括以下步骤：(1)制作模具盒根据胶泥块的不同尺寸，制作一系列不同规格的有机玻璃模具盒；在所述模具盒的前后两端各固定1根钢支架，在所述钢支架上面固定放置一根滑杆；在所述模具盒的左右两侧及底部设置多个固定螺栓，在所述固定螺栓的前端打眼，上系高强度碳纤维；将多个单点式薄膜压力传感器放置在模具盒内，每个所述单点式薄膜压力传感器的下部和左右两侧通过系在所述固定螺栓上的所述高强度碳纤维固定，上部通过高强度碳纤维固定在所述滑杆上；(2)胶泥块的预制采用中值粒径小于0.01mm的极细粉煤灰或天然极细沙，放入一个较大的容器内，加水，用搅拌器将其充分搅拌均匀，制成含沙量为800～1000kg/m3的浆体，待用；调整所述单点式薄膜压力传感器，使其垂直立放于胶泥块的受压区；拉紧所述单点式薄膜压力传感器上的上下左右4条高强度碳纤维，使其稳固；将连接所述单点式薄膜压力传感器的数据线从所述模具盒的尾部上方引出；将所述浆体逐渐倒入模具盒里，停放12小时，使其固结，制成胶泥块；(3)试验系统布设在试验水槽的底部铺设中值粒径为0.05mm的粗颗粒粉煤灰模拟河床上的粗沙层，在所述模拟的粗沙层上预留胶泥块设计尺寸大小的空间；将连接有所述单点式薄膜压力传感器的所述胶泥块放入预留空间，将所述数据线与数据采集仪相连接；(4)放水试验放水进行试验，布置在胶泥块中的所述单点式薄膜压力传感器对揭河底过程中胶泥块在揭起前、提起瞬间以及翻转期间相应部位的内力变化进行实时采集；基于三个断面的实时内力监测数据，结合有限元理论及数学模型，计算胶泥块内部的三维受压、拉情况，生成胶泥块内力变化的三维波谱图。