(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211048744.1 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 中国科学院、 水利部成 都山地灾害 与环境研究所 地址 610041 四川省成 都市武侯区人民南 路四段九号 (72)发明人 陈晓清　陈华勇　阮合春　赵万玉　 陈剑刚　李霄　俞昀晗　 (74)专利代理 机构 成都赛恩斯知识产权代理事 务所(普通 合伙) 51212 专利代理师 张帆　张端阳 (51)Int.Cl. E02B 7/06(2006.01) E02B 7/10(2006.01) E02B 1/00(2006.01)G06F 30/13(2020.01) (54)发明名称 漫顶溃决流 量调控型黏土心墙坝设计方法 (57)摘要 本发明公开漫顶溃决流量调控型黏土心墙 坝设计方法。 针对现有技术对黏土心 墙坝设计仅 解决渗透量与渗透稳定性问题的缺陷， 本发明提 供一种解决黏土心墙坝瞬时坍塌与漫顶溃决问 题的技术方案。 本方法通过在传统坝壳内增设格 宾石笼骨架， 改变拦挡坝心 墙与坝壳在多个位置 的受力， 调节自身变形过程中的剪应力分布与大 小， 提高抗水流侵蚀能力， 同时利用骨架及所附 着土石重量增加拦挡坝自重， 综合性地延缓心墙 暴露时间， 延长心墙顶部被侵蚀时间， 避免心墙 发生大规模倾倒或剪切破坏， 从而实现调控漫顶 溃决状态下洪峰流量目的。 设计方法提供格宾石 笼骨架可拆分的3部分结构的关键参数。 3部分结 构分别是重力式挡墙结构、 平板支护结构、 平行 链铺层结构。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115262490 A 2022.11.01 CN 115262490 A 1.漫顶溃决流 量调控型黏土心墙坝设计方法， 其特 征在于： 现场调查获取工程基本数据； 在下游坝壳(2)内构筑格宾石笼骨架(3)， 所述格宾石笼骨架(3)包括重力式挡墙结构 (31)， 所述重力式挡墙结构(31)墙背(311)紧贴心墙(1)反滤层(11)、 重力式挡墙结构(31) 的墙面(312)朝向坝坡(21)、 墙 踵(313)紧贴反滤层(11)基部、 轴向与心 墙(1)轴线同向且沿 心墙轴向延伸， 重力式挡墙结构(31)高度H1≤心墙(1)高度h、 坡比K1≥1:0.6； 重力式挡墙结构(31)由格宾石笼单体连接构 成， 相邻格宾石笼单体间用紧固件相互固 定， 所述格宾石笼单体填装碎石粒径大于心墙(1)反滤层(11)最大粒径且小于坝壳粒最大 粒径； 所述重力式挡墙结构(31)埋置 于坝壳料中， 并根据坝体施工 工艺对坝壳料严格压实。 2.根据权利要求1所述的设计方法， 其特征在于： 所述格宾石笼骨架(3)还包括平板支 护结构(32)， 所述平板支护结构(32)自重力式挡墙结构(31)墙顶面(314)起紧贴心 墙(1)反 滤层(11)向心墙(1)顶部延伸， 平板支护结构(32)高度H2、 H1+H2≤h、 坡比K2＝反滤层(11) 坡比k； 所述平板支护结构(32)由格宾石笼单体连接构成， 相邻格宾石笼单体间用紧固件相互 固定， 平板支护 结构(32)与自重力式挡墙结构(31)的连接面用紧固件相互固定， 所述格宾 石笼单体填装碎石粒径大于心墙(1)反滤层(1 1)最大粒径且小于坝壳粒最大 粒径； 所述平板支护结构(32)埋置 于坝壳料中， 并根据坝体施工 工艺对坝壳料严格压实。 3.根据权利要求2所述的设计方法， 其特征在于： 所述格宾石笼骨架(3)还包括平行链 铺层结构(33)， 所述平行链铺层结构(33)由垂直于心墙纵剖面(12)的石笼链(331)间距平 行铺设成平面α， 平面α 与心墙纵剖面(12)垂直， 所述平面α 的边界， 在顺河道方向上位于平板支护结构(32)与坝坡(2 1)之间， 在垂直河 道方向上位于坝体与左右岸坡的交界面之间； 所述石笼链(331)由格宾石笼单体 间距连接构成， 构成石笼链(331)的格宾石笼单体填 充料粒径小于坝壳粒最大 粒径； 所述石笼链(3 31)埋置于坝壳料中， 并根据坝体施工 工艺对坝壳料严格压实。 4.根据权利要求3所述的设计方法， 其特 征在于： 所述平面α 高度H 3， H1≤H3≤H2。 5.根据权利要求3所述的设计方法， 其特征在于： 所述平行链铺层结构(33)至少二层， 最下层平面α 高度为H 3min、 最上层平面α 高度为H 3max， H1≤H3min<H3max≤H1+H2。 6.根据权利要求5所述的设计方法， 其特征在于： 所述H1≤h/2， H2≤h7/8， H3min≤h3/4< H3max。 7.根据权利要求3所述的设计方法， 其特征在于： 所述平行链铺层结构(33)至少二层， 下层石笼链(3 31)平均投影直径大于上层。 8.根据权利要求1～7任一所述的设计方法， 其特征在于： 所述格宾石笼单体是边长l的 正方体， 所述重力式挡墙结构(31)是砖砌体结构的台阶体， 所述平板支护 结构(32)是单砖 墙结构， 相邻石笼链(3 31)的格宾石笼 单体错列排布， 边长l依式1、 式2计算设计， 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115262490 A 2式中， l—格宾石笼 单体边长， 单位m， n—格宾石笼骨架(3)的整体稳定增强系数， 工程基本数据确定或取0.1～0.3， ρw—溃决水流密度， 单位 kg/m3， 工程基本数据确定， v—计算点水流流速， m/s， ρl—格宾石笼 单体密度， 单位 kg/m3， 工程基本数据确定， g—重力加速度常数， 单位m/s2， μ—格宾石笼 单体与坝壳料的摩擦系数， 无量纲量， 工程基本数据确定， k—计算点水流流速衰减系数， 工程基本 数据确定或取0.40～ 0.50， H0—计算点高度， 单 位m， 对于重力式挡墙结构(31)， H0＝h； 对于平板支护结构(32)， H0＝h‑H1； 对于平行链铺层 结构(33)， H0＝h‑H3。 9.根据权利要求8所述的方法， 其特征在于： 所述边长l计算结果小于1.0m时， 以1.0m为 设计值， 边长l计算结果长大于1.0m时， 采用向上 取整方式保证0.1m为设计值 最小单位。 10.根据权利要求9所述的方法， 其特征在于： 所述石笼链(331)上游端与平板支护结构 (32)固定连接， 下游端与坝坡21间距0.5m～ 2m； 相邻石笼链(3 31)间距1.0m～1.5m。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115262490 A 3