本发明属于水利工程试验，具体属于库水循环作用下混凝土面板堆石坝变形试验装置及方法。
背景技术：
1、由于抽蓄电站的调度运营，混凝土面板堆石坝前的水位常处变动之中，蓄水-泄水的库水循环成为混凝土面板堆石坝正常运行过程中所要承受的主要复杂荷载，在高频的水位升降过程中，混凝土面板堆石坝的面板及堆石料一直处于反复的加载-卸载状态，进而使得混凝土面板堆石坝内外水分的相互补给，使混凝土面板堆石坝内渗流场不断地变化，从而使混凝土面板堆石坝内的孔隙水压力场处在不断地变化之中，影响混凝土面板堆石坝的稳定性。
2、为了提高混凝土面板堆石坝的稳定性，现有混凝土面板堆石坝施工前往往是通过水槽模型试验、数值计算的方式进行模抄试验；由于该模抄试验主要是用于均质坝、黏土心墙坝的变形试验，且均质坝、黏土心墙坝的坝体结构与混凝土面板堆石坝的坝体结构不同，进而影响坝体的因素存在明显的差异，会使得混凝土面板堆石坝变形试验后的数据误差较大；并且，该模抄试验未考虑坝体稳定运行阶段库水循环作用对大坝变形的影响，导致无法对混凝土面板堆石坝的长期运行工作性态进行准确评估，进而不能揭示库水循环作用对混凝土面板的变形、损伤性态的影响规律及坝体在该作用下的变形机制和演化过程。
技术实现思路
1、为了解决现有对混凝土面板堆石坝进行变形试验的模抄试验误差大，评估精度低以及不能揭示库水循环作用对混凝土面板的变形的影响，导致施工后混凝土面板堆石坝的稳定性差的问题，本发明提供了库水循环作用下混凝土面板堆石坝变形试验装置及方法。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、本发明公开了库水循环作用下混凝土面板堆石坝变形试验装置，包括主体框架，所述主体框架内设置有局部坝体模型，所述局部大坝模型上连接有测量部，所述测量部电信连接有数据处理部；
4、所述主体框架上连接有库水循环升降系统，所述库水循环升降系统用于为所述主体框架内提供带有压力的水源，并调节所述主体框架内所述水位的高度。
5、优选地，所述主体框架包括支撑柱，所述支撑柱组装成矩形框架，所述矩形框架上安装有透明板，所述矩形框架一侧的透明板上设置有供水口和排水口，所述供水口和所述排水口之间连接所述库水循环升降系统；所述局部坝体模型安装在所述矩形框架内的底部端面上。
6、优选地，所述透明板为钢化玻璃。
7、优选地，所述矩形框架一侧的透明板上设置有水位标尺。
8、优选地，所述库水循环升降系统包括蓄水箱，所述蓄水箱内安装有供水泵，所述供水泵的出水口连接所述供水口，所述排水口连接所述蓄水箱的进水口。
9、优选地，所述库水循环升降系统还包括水流流量检控组件，水流流量检控组件分别安装在所述排水口连接所述蓄水箱的进水口和所述供水泵的出水口连接所述供水口之间；
10、所述水流流量检控组件智能流量控制仪和电磁流量计，所述智能流量控制仪与所述电磁流量计连接。
11、优选地，所述局部坝体模型包括局部坝体基座，所述局部坝体基座上铺设堆石料、垫层和面板，所述垫层位于所述石料与所述面板之间。
12、优选地，所述面板是由普通硅酸盐水泥、细砂、重晶石粉以及水制成；所述堆石料由弱风化砂岩和板岩制成；所述垫层根据混合法采用微风化长石和石英杂砂岩制得。
13、优选地，所述测量部包括电感顶针式位移计、孔隙水压力传感器、土压力传感器、测缝仪和两向脱空仪，所述电感顶针式位移计、所述孔隙水压力传感器、所述土压力传感器、所述测缝仪和所述两向脱空仪均设置在所述垫层和所述面板之间，所述电感顶针式位移计、所述孔隙水压力传感器、所述土压力传感器、所述测缝仪和所述两向脱空仪上均电信连接有所述数据处理部；
14、所述数据处理部包括应变放大器，所述应变放大器电信连接所述电感顶针式位移计、所述孔隙水压力传感器、所述土压力传感器、所述测缝仪和所述两向脱空仪，所述应变放大器上连接有pc机。
15、本发明还公开了库水循环作用下混凝土面板堆石坝变形试验方法，该方法应用于上述的装置中，所述方法包括：
16、s1，制作主体框架、局部大坝模型和库水循环升降系统；
17、s2，将所述局部大坝模型安装于所述主体框架内，并在所述主体框架上连接测量部和库水循环升降系统；
18、s3，控制库水循环升降系统模拟水库水位升降变化对混凝土面板堆石坝的作用，并通过所述测量部检测并记录。
19、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
20、本发明公开了库水循环作用下混凝土面板堆石坝变形试验装置，该装置在主体框架内部，设置有局部坝体模型，该模型按照实际坝体的尺寸和材料进行制作，以尽可能地还原实际工程情况。在局部坝体模型上，连接有测量部，该测量部能够实时监测坝体在库水循环作用下的变形情况。测量部可以采用多种传感器和仪表，如位移传感器、应变计等，以获取坝体变形的精确数据。测量部与数据处理部通过电信连接进行数据传输，数据处理部对接收到的数据进行处理和分析，以得出坝体变形的规律和特点。此外，主体框架上还连接有库水循环升降系统，该系统能够为主体框架内提供带有压力的水源，并调节水源的高度。通过模拟库水位的升降变化，可以研究不同水位对坝体变形的影响，从而更全面地了解坝体的变形特性。进而该装置通过模拟实际环境中库水循环对混凝土面板堆石坝变形的影响，充分考虑了实际工程中的多种因素，能够准确地模拟坝体在库水循环作用下的变形情况，为工程设计和施工提供重要的参考数据。
21、进一步地，本装置中主体框架主要由支撑柱构成，这些支撑柱组装成一个矩形框架，为整个实验装置提供了稳固的支撑结构。矩形框架上安装的透明板，极大地提高了实验的透明度和可视性，使得实验数据的记录和分析更加便捷。在矩形框架一侧的透明板上设置了供水口和排水口，使得库水循环升降系统能够方便地与主体框架连接，实现水源的供给和水位的调节。局部坝体模型被安装在矩形框架内的底部端面上，确保了坝体模型与库水的充分接触，使得坝体模型能够真实地模拟实际工程中的受力情况，从而更准确地反映坝体在库水循环作用下的变形特性。
22、更进一步地，本装置在矩形框架上设置有水位标尺，通过水位标尺能够清楚了解和控制主体框架内的水位高度，提高试验数据的准确性。本装置中库水循环升降系统包括蓄水箱，蓄水箱内安装有供水泵，通过供水泵以及蓄水箱能够为主体框架提供稳定和可控的水流量，使得实验人员能够准确地模拟库水循环作用下混凝土面板堆石坝的变形情况，提高试验装置中获得实验的准确性。
23、更进一步地，本装置中水流流量检控组件智能流量控制仪和电磁流量计，智能流量控制仪与所述电磁流量计连接，智能流量控制仪和电磁流量计的组合使用增强了本装置的自动化程度。在实验过程中，实验人员只需设定好所需的流量参数，智能流量控制仪就能够自动调节水流流量，无需人工干预，降低了实验人员的劳动强度，提高了实验的精准度和可重复性。
24、更进一步地，本装置中局部坝体模型包括局部坝体基座，局部坝体基座上铺设堆石料、垫层和面板，垫层位于石料与面板之间，局部坝体基座为整个模型提供了稳定的基础支撑，确保模型在实验过程中的稳定性，考虑到了实际坝体的结构和受力特点，使得模型能够更好地模拟真实情况。面板是由普通硅酸盐水泥、细砂、重晶石粉以及水制成，能够模拟实际混凝土面板的力学性能和耐久性，使得模型能够更准确地反映面板在库水循环作用下的变形和破坏情况。堆石料由弱风化砂岩和板岩制成，不仅具有良好的物理和力学性能，还能够模拟实际堆石坝的颗粒组成和压实特性。垫层根据混合法采用微风化长石和石英杂砂岩制得，具有良好的力学性能和稳定性，能够有效地分散面板上的应力，减少坝体的变形。
25、更进一步地，本装置中测量部包括电感顶针式位移计、孔隙水压力传感器、土压力传感器、测缝仪和两向脱空仪，通过测量部中的孔隙水压力传感器和土压力传感器实时获取局部大坝模型内的水压力、土压力，通过测量部中的电感顶针式位移计、测缝仪和两向脱空仪实时获取局部大坝模型内的位移、垂直缝开合度和面板脱空度，为实验人员提供详细的位移数据，有助于分析坝体的变形特性、变形规律以及变形对坝体安全性的影响，实现了对局部大坝模型内水压力、土压力、位移、裂缝开合度和面板脱空度等关键数据的实时获取，为实验人员提供了全面、准确的坝体变形信息，有助于深入分析坝体的变形特性和安全性能，为工程设计和施工提供重要的参考依据。
26、本发明还公开了库水循环作用下混凝土面板堆石坝变形试验方法，该方法中通过该方法中是通过制作实验装置，然后通过控制进入主体框架内的水流量模拟水库水位升降变化对混凝土面板堆石坝的作用，从而有效测量出坝体内土体孔隙水压力和土压力的变化，该方法能够快速、便捷地对混凝土面板堆石坝进行模拟试验，进而获取混凝土面板堆石坝的孔隙水压力和土压力等变化规律，得到混凝土面板堆石坝的位移、垂直缝开合度和面板脱空度等相关力学参数动态变化规律，从而使得施工人员根据该规律范围内，确定混凝土面板堆石坝的施工数据参数，保证混凝土面板堆石坝的稳定性。
1.库水循环作用下混凝土面板堆石坝变形试验装置，其特征在于，包括主体框架(1)，所述主体框架(1)内设置有局部坝体模型，所述局部大坝模型(5)上连接有测量部，所述测量部电信连接有数据处理部；
2.根据权利要求1所述的库水循环作用下混凝土面板堆石坝变形试验装置，其特征在于，所述主体框架(1)包括支撑柱，所述支撑柱组装成矩形框架，所述矩形框架上安装有透明板(21)，所述矩形框架一侧的透明板(21)上设置有供水口(3)和排水口(4)，所述供水口(3)和所述排水口(4)之间连接所述库水循环升降系统(9)；所述局部坝体模型(5)安装在所述矩形框架内的底部端面上。
3.根据权利要求2所述的库水循环作用下混凝土面板堆石坝变形试验装置，其特征在于，所述透明板(21)为钢化玻璃。
4.根据权利要求2所述的库水循环作用下混凝土面板堆石坝变形试验装置，其特征在于，所述矩形框架一侧的透明板(21)上设置有水位标尺(2)。
5.根据权利要求2所述的库水循环作用下混凝土面板堆石坝变形试验装置，其特征在于，所述库水循环升降系统(9)包括蓄水箱，所述蓄水箱内安装有供水泵，所述供水泵的出水口连接所述供水口(3)，所述排水口(4)连接所述蓄水箱的进水口。
6.根据权利要求5所述的库水循环作用下混凝土面板堆石坝变形试验装置，其特征在于，所述库水循环升降系统(9)还包括水流流量检控组件，水流流量检控组件分别安装在所述排水口(4)连接所述蓄水箱的进水口和所述供水泵的出水口连接所述供水口(3)之间；
7.根据权利要求1所述的库水循环作用下混凝土面板堆石坝变形试验装置，其特征在于，所述局部坝体模型(5)包括局部坝体基座(5)，所述局部坝体基座(5)上铺设堆石料(6)、垫层(7)和面板(8)，所述垫层(7)位于所述石料(6)与所述面板(8)之间。
8.根据权利要求1所述的库水循环作用下混凝土面板堆石坝变形试验装置，其特征在于，所述面板(8)是由普通硅酸盐水泥、细砂、重晶石粉以及水制成；所述堆石料(6由弱风化砂岩和板岩制成；所述垫层(7)根据混合法采用微风化长石和石英杂砂岩制得。
9.根据权利要求8所述的库水循环作用下混凝土面板堆石坝变形试验装置，其特征在于，所述测量部包括电感顶针式位移计(12)、孔隙水压力传感器(13)、土压力传感器(14)、测缝仪(15)和两向脱空仪(16)，所述电感顶针式位移计(12)、所述孔隙水压力传感器(13)、所述土压力传感器(14)、所述测缝仪(15)和所述两向脱空仪(16)均设置在所述垫层(7)和所述面板(8)之间，所述电感顶针式位移计(12)、所述孔隙水压力传感器(13)、所述土压力传感器(14)、所述测缝仪(15)和所述两向脱空仪(16)均电信连接所述数据处理部；
10.库水循环作用下混凝土面板堆石坝变形试验方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1～9中任一项所述的装置，所述方法包括：
