[發明專利]堆石壩面板脫空的氣囊式自動保護裝置及其設計方法

有效

• 申請號: 201710142006.6
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN106812119B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 傅中志;陳生水;鐘啟明;李國英;霍家平;米占寬;魏匡民;石北嘯;任強
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: E02B7/06
• 分類號: E02B7/06;E02B3/12
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 栗仲平

混凝土面板堆石壩面板脫空的氣囊式自動保護裝置，設置在混凝土面板堆石壩面板下的擠壓邊墻內，其特征在于，自動保護裝置由三個部分組成：保護氣囊、氣體發生器及自動觸發裝置，其中的保護氣囊安裝于臨近壩頂部位的預制混凝土擠壓邊墻內；所述的氣體發生器通過通氣管與該保護氣囊相連；所述的自動觸發裝置中設有脫空量探測器電點火機構，該電點火機構和所述發氣體發生器連接，控制該發氣體發生器的啟動。本發明彌補了現有技術的空白，在面板與墊層料之間發生脫空且脫空量達到危害混凝土面板安全的量值時，自動啟動氣囊式保護裝置，使充氣氣囊支撐面板，從而改善混凝土面板的受力狀態，防止出現表面裂縫和錯臺等繼發病害。

技術領域

本發明涉及一種大壩面板的保護裝置，具體涉及一種混凝土面板堆石壩面板脫空的氣囊式自動保護裝置，本發明還涉及這種氣囊式自動保護裝置的設計方法。

背景技術

混凝土面板堆石壩因其對地形地質條件的適應性、就地取材的經濟性以及施工和運行維護的便利性備受國內外壩工界青睞[1,2]。我國自1982年建成首座混凝土面板堆石壩以來，其設計、施工和監測技術均得到長足發展，現已成為已建、在建和擬建混凝土面板堆石壩數量最多的國家[3]。其中，已經建成投產的清江水布埡面板堆石壩最大壩高233m，居世界同類壩型之首[1,3]；擬建的茨哈峽和大石峽等混凝土面板堆石壩最大壩高甚至突破250m[4,5]。這類高壩工程一旦出現隱患或險情，將對下游居民生命財產和工農業安全生產以及生態環境造成重大威脅，故保障其長期、安全、穩定運行具有至關重要的意義。

面板堆石壩筑壩粗顆粒材料在荷載和環境因素作用下易于發生顆粒棱角破碎并表現出顯著的流變特性，故大壩在竣工后將發生量值可觀的后期變形[6]，使剛度較大的混凝土面板與墊層料之間出現脫空，從而使混凝土面板應力狀態惡化，出現沿壩軸向的水平裂縫[7,8]。地震荷載作用下堆石料亦因顆粒破碎而收縮，大壩整體震陷并使混凝土面板與墊層料脫空[5,9]。紫坪鋪面板堆石壩地震破壞機理的數值模擬研究結果表明，汶川地震中二、三期面板之間水平施工縫的剪切破壞亦由面板脫空所致[10,11]。可見，面板與墊層料脫空實為影響混凝土面板堆石壩長期安全的一大重要病害，一旦發生將對防滲體系安全造成嚴重威脅。

堆石料流變導致的面板脫空持續時間漫長，難以察覺；而堆石體震陷引起的面板脫空則在地震過程中瞬間發生，防范不及。因此，通常只能在面板表面出現裂縫等繼發病害后進行修復處理。常規的做法是通過紅外熱成像、探地雷達和聲波映像等無損檢測方法，并輔以適當的鉆孔檢查脫空范圍和脫空深度，然后對脫空區進行充填灌漿處理[12,13]。

目前，國內外的現有技術中尚未出現面板脫空后立即對其進行自動保護、防止防滲體系進一步損壞的裝置。

參考文獻

[1]Ma H Q,Cao K M.Key technical problems of extra-high concrete facedrock-fill dam.Science China Technological Sciences,2007,50(SM1):20-33.

[2]國際大壩委員會.混凝土面板堆石壩設計與施工概念.北京:中國水利水電出版社,2010.

[3]曹克明,汪易森,徐建軍,劉斯宏.混凝土面板堆石壩.北京:中國水利水電出版社,2008.

[4]Fu Z Z,Chen S S,Wang T B.Predicting the earthquake-inducedpermanent deformation of concrete face rockfill dams using a strain potentialconcept in the finite element method.International Journal of Geomechanics,2017.

[5]陳生水.土石壩地震安全問題研究.北京:科學出版社,2015.