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本文基于小湾水电站高水头闸门水封止水试验的研究,对高水头伸缩式水封的工作原理和止水效果进行了研究和探讨。试验水封采用4种体型、2种材质,试验水头80m~200m,闸门缝隙5mm~20mm。
试验采用切片模型和整体模型进行。
切片水封试验可以观测水封止水时的变形过程和止水形态,进行水封止水原理的研究,可对水封进行优选。整体水封试验可观测水封的沿周长的止水情况,可以弥补切片试验的缺陷。切片试验和整体试验相互补充,相辅相成。
通过切片试验可知:水封止水效果的好坏与水封体型和水封材质有关,Ⅰ型水封在闸门缝隙较大时,不能止水;Ⅱ型和Ⅲ型水封可利用其几何变形的优势,止水效果较好;Ⅳ型水封靠弹性变形,水封回缩容易,在一定的库压及闸门缝隙内,止水效果很好。试验表明:LD-19材质的水封止水背压要略大于防100#,但LD-19材质具有一定的优越性。通过切片试验优选出了Ⅱ型LD-19水封进行了整体试验。
Ⅱ型LD-19水封整体止水试验表明:闸门缝隙在30mm以内、水库库压在2.0MPa及其以下,水封只要背压够大,都可以止水。水封各部位止水背压的大小各有差异,由于水封接头客观存在的粘结缺陷,接缝处的止水背压一般略高于水库库压。
由试验成果得到了各水封止水背压与水库库压和闸门缝隙的回归关系曲线,并由回归曲线方程反算出直边段和转角段在特定库压和闸门缝隙下所需的止水背压,可供设计采用。
试验研究证明了伸缩式水封只要水封、压板体型合适,材质选择合理,完全可以满足水头200m的止水要求的,消除了工程运用的顾虑。
论文还结合试验研究的成果,对工程中水封的设计、制作和运行提出建议,对研究存在的不足和今后进一步的研究提出了意见。