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1、10申请公布号CN102605738A43申请公布日20120725CN102605738ACN102605738A21申请号201210063068522申请日20120113E02B1/0220060171申请人黄河水利委员会黄河水利科学研究院地址450003河南省郑州市金水区顺河路45号72发明人李军华江恩慧何鲜峰曹永涛董文胜赵连军郭西方宁兵颜小飞张清刘燕万强夏修杰董其华顾霜妹赵新建张杨潘丽54发明名称高含沙洪水揭河底期间胶泥块内力变化过程监测方法57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。
2、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。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页1/1页21一种高含沙洪水揭河底期间胶。
3、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001MM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8001000。
4、KG/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005MM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。
5、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。权利要求书CN102605738A1/3页3高含沙洪水揭河底期间胶泥块内力变化过程监测方法技术领域0001本发明涉及一种水工模型试验的监测方法，其IPC国际专利分类号为E02B1/02，特别涉及一种模拟高含沙洪水“揭河底”过程中胶泥块在揭起、翻转期间的内力变化过程监测方法。背景技术0002在含沙量高的河流，例如在黄河小北干流及渭河等河段，在高含沙洪水作用下，河床往往会发生剧烈的集中冲刷，在前期经过一定时期淤积、沉淀，。
6、密度较大、强度较高的“胶泥层”，有时会从床面上被揭掀而起，像卷“地毯”一样被卷起，成块、成片地露出水面，面积可达几平方米甚至十几平方米，然后在短时间内破碎、坍落，被水流冲散带走，这种现象也被称为“揭河底”，是黄河“高含沙水流运动的特有现象之一”。“揭河底”现象往往发生造成河床强烈下切，甚至，河床一次冲深几米乃至近十米。“揭河底”冲刷往往引起河道主槽的迁徙，使工程着溜部位不断地变化，容易造成河道工程沉蛰、坍塌，增加汛期防汛抢险的复杂性；特别是由于河槽大幅度冲刷，大河水位下降，致使沿河机电灌站脱流，严重影响到沿岸工农业生产。上世纪七十年代以来，这一现象就受到国内外水利工作者的高度关注，并开展了大量。
7、的研究，为人们进一步认识“揭河底”现象奠定了基础，但由于“揭河底”现象发生的随机性，很难在实际中测得到跟随性较强的“揭河底”实测资料，这一问题的研究也只能从试验模拟中突破。0003江恩慧等提出了“高含沙洪水揭河底模拟试验装置”，该一技术在2010年10月获得了国家实用新型专利授权ZL2009202176544，为开展“揭河底”模拟试验提供了基础。此外，还利用不同级配的粉煤灰来模拟河床分层淤积结构，特别是利用极细粉煤灰模拟“揭河底”发生时的胶泥块，基于“揭河底”模拟试验装置，在水槽试验中成功模拟了真正意义上的“揭河底”现象，申请的“高含沙洪水揭河底模拟试验方法”2011年也获得了国家发明专利授权。
8、ZL2009101772889。0004原型观测、现场录像及室内模拟试验均表明，“胶泥块”被揭起、翻转、露出水面过程中，有时胶泥块会出现折断的情况，有时也会看到“胶泥块”揭起后整块土体塌落水中而不会断裂散落。为了进一步弄清个中原因，必须深入研究黄河高含沙洪水“揭河底”期间胶泥块内力的变化过程。而目前，模型本身根本无法对“胶泥块”本身应力的变化过程进行监测，水槽实验和模型试验也没有一套有效的监测技术与方法。本发明为黄河高含沙洪水“揭河底”期间胶泥块内力变化过程的监测提供了一套切实可行的监测装置与方法。发明内容0005本次发明内容是在实用新型专利“高含沙洪水揭河底模拟试验装置”ZL20092021。
9、76544及发明专利“高含沙洪水揭河底模拟试验方法”ZL2009101772889基础上，针对“胶泥块”被揭起、翻转、露出水面过程中“胶泥块”本身内部应力的变化过程进行实时监测，本发明的技术方案是说明书CN102605738A2/3页40006一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，包括以下步骤00071制作模具盒0008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。
10、，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。00092胶泥块的预制0010采用中值粒径小于001MM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8001000KG/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。00113试验系统布设00。
11、12在试验水槽的底部铺设中值粒径为005MM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。00134放水试验0014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。0015本发明的高含沙洪水揭河底期间胶泥块内力变化过程的监测方法，结构简单，操作方便，能够实时、。
12、准确地监测胶泥块本身内部的应力变化情况，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。附图说明0016图1为本发明的模具盒主视图0017图2为本发明的模具盒俯视图0018图3为本发明的模具盒侧视图0019图4为本发明采用的单点式薄膜压力传感器示意图0020图5为本发明的监测装置示意图0021图中，1为模具盒，2为钢支架，3为滑杆，4为高强度碳纤维，5为单点式薄膜压力传感器，6为粗砂层，7为胶泥块，8为数据采集仪，V为水流方向，D为胶泥块厚度。说。
13、明书CN102605738A3/3页5具体实施方式0022本发明的高含沙洪水揭河底期间胶泥块内力变化过程的监测方法，具体实施时，包括以下步骤00231专用模具盒制作0024根据胶泥块7的不同尺寸，设计制作一系列不同规格的有机玻璃模具盒1，如图1图3所示。模具盒1两边各固定1根钢支架2，上面放置一根滑杆3。试验采用单点式薄膜压力传感器5见图4所示，设计传感器布设网络图，传感器5位置可以通过滑杆3移动模具盒1的左右两侧及底部设置多个固定螺栓，前端打眼，上系高强度碳纤维4，每个单点式薄膜压力传感器5都通过上下左右4根高强度碳纤维5固定，确保每个传感器5都布置在模具盒1的上半部分，使测压传感器5完全处。
14、于胶泥块7的受压区，并垂直固定于设计的监测位置，且稳定。00252胶泥块的预制0026利用中值粒径小于001MM的极细粉煤灰或天然沙制成含沙量为8001000KG/M3的浆体，用搅拌器将其充分搅拌均匀，待用；调整单点式薄膜传感器5，使其垂直立放于胶泥块7的受压区；拉紧上下左右4条高强度碳纤维5，使其稳固；将连接单点式薄膜传感器5的数据线从模具盒1的尾部上方引出；将搅拌好的浆体逐渐倒入模具盒1里，停放12小时，使其固结，制成胶泥块7。00273试验系统布设0028依据“高含沙洪水揭河底模拟试验装置”及“高含沙洪水揭河底模拟试验方法”，在水槽底部铺设厚度为15CM以上的粗颗粒粉煤灰中值粒径约为00。
15、5MM以模拟河床上的粗沙层6，在粗沙层6上预留胶泥块7设计尺寸大小的空间；将连接有压力传感器5的预制胶泥块7放入预留空间，数据线直接与数据采集器8相连接如图5所示。00294放水试验0030放水进行试验，布置在胶泥块7中的单点式薄膜式压力传感器5可以对“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等计算工具，计算胶泥块7整体内部的三维受压、拉情况，生成胶泥块内力变化的三维波谱图。说明书CN102605738A1/2页6图1图2说明书附图CN102605738A2/2页7图3图4图5说明书附图CN102605738A。