1.一种混凝土重力危坝溃坝风险的测定方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一,大坝主要测量参数的确定
根据声波监测大坝的特点与需求,选取坝体上部、中部和底部不同部位边长为150mm的立方体10个,利用公式 测定各个试块的密度,取它们的算术平均值为ρ;
步骤二,重力式危坝监测仪器探测位置与危险断面的确定
根据当地库区库水调度资料,确定每年库水位的涨幅△H,选取每年的旱季对应的最低水位h0对其坝体进行初始测量;从大坝一端起始沿纵向布置可发射和接收检测声波的ST-
2000型声波层析检测系统,根据接收到的波形的异常情况确定出重力式危坝的危险断面所在位置;
步骤三,重力式危坝初始动弹模、水动力动弹模、蠕变动弹模的确定
重力式危坝危险断面在库水位或时间变化的条件下,动泊松比ν和动弹模Ed与纵波波速vp及横波波速vs之间存在式(1)、(2)的关系,其中,Ed—重力式危坝的动弹模,ν—坝体动泊松比,Vp—纵波波速,VS—横波波速,ρ—坝体密度;
在求得各阶段纵波波速vp与横波波速vs的情况下,可根据公式(1)、(2)分别确定重力式危坝初始动弹模Ed0、危险断面任意上升hi的水动力动弹模Edi及任意ti时刻的蠕变动弹模Edti;
步骤四,重力式危坝危险断面随库水位变化的水动力型损伤变化率的确定将库水位上升hi高度的危险断面水动力型动弹模Edi的变化量与大坝初始的动弹模Ed0的比值记为重力式危坝危险断面的损伤变量ξi,水位上升前测得的损伤变量值ξ0为初始损伤变量,把初始损伤变量值(ξ0)与对应的ξi之差与水位差△H的比值定义为水动力型损伤变化率步骤五,重力式危坝危险断面随时间变化的蠕变型损伤变化率的确定
将ti时刻危险断面动弹模Edti相对于初始动弹模的变化量与初始动弹模Ed0之比记为ti时刻的损伤变量ξti,其值根据式(5)确定,t0时刻测得的损伤变量值为水位静止初期损伤变量ξt0:把对应ti时刻的损伤变量ξti与水位静止初期损伤变量ξt0之差与时间△t的比值定义为蠕变型损伤变化率,其值根据式(6)确定,步骤六,利用水动力型损伤变化率和蠕变型损伤变化率判定重力危坝溃坝风险的大小根据重力式危坝危险断面的单位动力损伤率及单位时间损伤率的数值变化,得出如下判据:当水动力型损伤变化率λi曲线斜率为正,蠕变型损伤变化率λti曲线斜率为正,此时判定重力坝危险断面所引起的溃坝风险比较大,应发布红色预警,并及时采取加固、泄洪等方式对重力危坝进行必要的处理;
当水动力型损伤变化率λi曲线斜率为正,蠕变型损伤变化率λti曲线斜率为负,此时应发布黄色预警,并加强监测频率;
当水动力型损伤变化率λi曲线斜率为负,蠕变型损伤变化率λti曲线斜率为负,此时判定在库水位和时间变化的共同作用下,重力式危坝危险断面结构的安全性在使用要求范围内。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土重力危坝溃坝风险的测定方法,其特征在于:所述ST-2000型声波层析检测系统主要包括高频电火花振源和速度型检波器。
3.根据权利要求2所述的一种混凝土重力危坝溃坝风险的测定方法,其特征在于:在坝体水面以上的一侧面均匀布置多个装有速度型检波器的探测点,在另一侧面均匀布置数量与探测点相同的、装有高频电火花振源的监测点;所述高频电火花振源沿监测点每发声一次下降至下一监测点,直至到达水面。
4.根据权利要求3所述的一种混凝土重力危坝溃坝风险的测定方法,其特征在于:重力式危坝的危险断面所在位置的判断方式是,当接收到的波形的包络线呈半圆形时,判断速度型检波器所处位置的断面正常;当波形的的包络线呈喇叭形时,判断速度型检波器所处位置的断面异常,据此确定出重力式危坝的危险断面的位置。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土重力危坝溃坝风险的测定方法,其特征在于:重力式危坝初始动弹模Ed0的确定
在大坝低水位时,当高频电火花振源发出信号后,每个速度型检波器都会收到接收波形,即多个纵波波速Vp和横波波速VS,取各个正常断面的纵波波速和横波波速的平均值,分别记为 VS0,代入公式(1)、(2)求出重力式危坝初始动弹模Ed0。
6.根据权利要求1所述的一种混凝土重力危坝溃坝风险的测定方法,其特征在于:重力式危坝危险断面水动力动弹模Edi的确定
将水位上升后通过危险断面的每个速度型检波器接收到的纵波和横波波速的平均值Vpi、VSi代入公式(1)、(2),求得危险断面任意hi水位的水动力动弹模Edi。
7.根据权利要求1所述的一种混凝土重力危坝溃坝风险的测定方法,其特征在于:重力式危坝危险断面蠕变动弹模Edti的确定
在库水位达到峰值静止不变的情况下,通过速度型检波器记录水位静止初期t0危险断面的纵波和横波波速平均值Vpt0、VSt0,及ti时刻危险断面每个速度型检波器接收到的纵波和横波波速平均值Vpti、VSti,分别由公式(1)、(2)计算出水位达到峰值后静止初期t0与ti时刻危险断面蠕变动弹模Edt0与Edti。