[發明專利]一種用于檢測水庫結冰對水利建筑冰推力以及冰拔破壞的檢測箱及其檢測方法

有效

• 申請號: 201710826801.7
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107389433B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 路振剛;李曉靜;劉茂軍;王磊;孟繼慧;代洪銀;王程鵬;張峰;石巖峰;韓玲;苗強
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網新源集團有限公司;松花江水力發電有限公司豐滿大壩重建工程建設局;萬華節能科技集團股份有限公司
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N3/08
• 代理公司: 通化旺維知代專利商標代理事務所(普通合伙) 22223
• 代理人: 王陽

1.一種用于檢測水庫結冰對水利建筑冰推力以及冰拔破壞的檢測箱，其特征在于包括內部盛裝有可結冰液體的水槽（1），水槽（1）的頂部及垂直一側為敞口設計，水槽（1）的頂部敞口處安裝有頂板（2）、一側垂直面敞口處設置有測試材料板（6），測試材料板（6）通過固定板（3）固定于水槽（1）上，頂板（2）及固定板（3）的四周均與水槽（1）密封連接，頂板（2）及測試材料板（6）上均安裝有水平、垂直排列的多行多列壓力傳感器（4），壓力傳感器（4）通過數據傳輸線（14）與信號接收器（5）通訊連接。

2.按照權利要求1所述的一種用于檢測水庫結冰對水利建筑冰推力以及冰拔破壞的檢測箱，其特征在于所述水槽（1）的頂部敞口處、垂直一側敞口處分別設有水平外延的上連接板（13）、側連接板（7），上連接板（13）及側連接板（7）為一體結構，上連接板（13）及側連接板（7）上均開設有用于穿過螺栓（12）的安裝孔。

3.按照權利要求2所述的一種用于檢測水庫結冰對水利建筑冰推力以及冰拔破壞的檢測箱，其特征在于所述頂板（2）與上連接板（13）之間設有與上連接板（13）形狀相匹配的上密封條（8），測試材料板（6）與側連接板（7）之間設有形狀與側連接板（7）相匹配的側密封條（9），頂板（2）與上密封條（8）的對應位置處，以及測試材料板（6）與固定板（3）、側密封條（9）的對應位置處均開設有用于穿過螺栓（12）的安裝孔。

4.按照權利要求1所述的一種用于檢測水庫結冰對水利建筑冰推力以及冰拔破壞的檢測箱，其特征在于所述測試材料板（6）是由剛性材料制成的測試材料板，測試材料板（6）的厚度方向上開設有三行三列共九個通過孔Ⅰ（10），九個通過孔Ⅰ（10）內均安裝有壓力傳感器（4），壓力傳感器（4）的檢測端與水槽（1）內的可結冰液體相接觸，壓力傳感器（4）與通過孔Ⅰ（10）通過防水密封膠固定。

5.按照權利要求1所述的一種用于檢測水庫結冰對水利建筑冰推力以及冰拔破壞的檢測箱，其特征在于所述測試材料板（6）是由彈性材料制成的測試材料板，測試材料板（6）上開設有三行三列共九個通過孔Ⅰ（10），其中，每行任選兩個通過孔Ⅰ（10）共六個通過孔Ⅰ（10），該六個通過孔Ⅰ（10）的孔底距離測試材料板（6）靠近水槽（1）一面2-5mm，該六個通過孔Ⅰ（10）內均安裝有壓力傳感器（4），壓力傳感器（4）的檢測端與通過孔Ⅰ（10）孔底相接觸，剩余三個通過孔Ⅰ（10）內安裝的壓力傳感器（4）的檢測端與固定板（3）相接觸。

6.按照權利要求4或5所述的一種用于檢測水庫結冰對水利建筑冰推力以及冰拔破壞的檢測箱，其特征在于所述頂板（2）的厚度方向上開設有三行三列共九個通過孔Ⅱ（11），九個通過孔Ⅱ（11）內均安裝有壓力傳感器（4），壓力傳感器（4）的檢測端與水槽（1）內的可結冰液體相接觸，壓力傳感器（4）與通過孔Ⅱ（11）通過防水密封膠固定。

7.一種如權利要求6所述的用于檢測水庫結冰對水利建筑冰推力以及冰拔破壞的檢測箱的檢測方法，其特征在于包括以下步驟：

緩慢結冰過程下冰推力檢測

此時不需要安裝頂板（2）；向水槽（1）中注入水，水位高度距離水槽（1）上沿5-10cm，將檢測箱體放置于緩慢降溫的制冷裝置中即可，根據實際要求選擇降溫速度以及降溫時間；

若測試材料板（6）為剛性材料，則壓力傳感器（4）的檢測端與水槽（1）內的可結冰液體相接觸，水槽（1）內的液體緩慢結冰后，通過壓力傳感器（4）可以測出液體結冰后對測試材料板（6）表面的產生擠壓力，即冰推力；

若測試材料板（6）為彈性材料，由于測試材料具有彈性，在水結冰膨脹的過程中，測試材料被擠壓，會出現形變，因此該六個壓力傳感器（4）會檢測到測試材料板（6）的壓力形變，剩余三個通過孔Ⅰ（10）內安裝的三個壓力傳感器（4）的檢測端與固定板（3）相接觸，該三個壓力傳感器（4）是用來測試固定板（3）所受到的壓力，即模擬在水利建筑外側有覆蓋材料時，冰推力對水利建筑基層的擠壓力；

若安裝在測試材料板（6）與固定板（3）之間的壓力傳感器（4）無信號波動，則說明測試材料板（6）的冰推力好，反之，則說明測試材料板（6）的冰推力差；

2）快速結冰過程下的冰推力檢測

此時需要安裝頂板（2）；頂板（2）可以固定冰層高度，使冰層無法向上生長，在頂板（2）內安裝有九個壓力傳感器（4），九個壓力傳感器（4）由防水密封膠固定在頂板（2）內部，壓力傳感器（4）的檢測端與水槽（1）內部水位相接觸，壓力傳感器（4）通過數據傳輸線連接到信號接收器（5）上，然后向水槽（1）內注滿水，將檢測箱放置于快速降溫的制冷裝置中即可，根據實際要求選擇降溫速度以及降溫時間，其它檢測步驟同步驟1；

3）冰拔力檢測

在完成冰推力檢測后，將固定板（3）、頂板（2）從水槽（1）上快速平穩的拆卸下來，若能輕易取下測試材料板（6）以及固定板（3），且水槽（1）中的冰層中沒有附著任何測試材料板（6）碎片，則表明測試材料板（6）沒有與冰面粘接，說明測試材料具有良好的抗冰拔力，反之，則說明測試材料板（6）冰拔力較差。