[发明专利]土工膜防渗土石坝缺陷渗漏稳定性判别的试验方法和装置

说明书

本发明公开了一种土工膜防渗土石坝缺陷渗漏稳定性判别的试验方法和装置，装置包括模型水槽、土工膜防渗模型坝、水位控制装置、缺陷渗漏测量系统；模型水槽的坝体左侧板倾斜角度可调，从而能够模拟不同的岸坡比；缺陷渗漏测量系统包括高速摄像机和计算机。本发明通过开展不同含水率垫层土工膜的缺陷渗漏试验，获得土工膜缺陷渗漏浸润区直径，建立土工膜防渗土石坝缺陷渗漏稳定的数学模型，得出实际工程中不同含水率垫层土工膜防渗土石坝缺陷渗漏稳定性判别。本发明对指导土工膜的施工具有重要的科学研究意义和工程应用价值。

技术领域

本发明涉及水利工程中土工膜的检测领域，特别是一种土工膜防渗土石坝缺陷渗漏稳定性判别的试验方法和装置。

背景技术

土工膜作为新兴防渗材料，渗透系数极低，一般为1.0×10^-11～1.0×10^-13cm/s，因此已广泛应用于土石坝、堤防、围堰、库盆、蓄水池、渠道、垃圾填埋场等防渗工程。工程中使用的土工膜厚度多在0.5～2mm。由于土工膜是一种柔性薄膜材料，因此土工膜在生产、运输和施工过程中出现损伤或缺陷几乎不可避免。工程实践表明，土工膜缺陷导致的渗漏将会使得土工膜防渗系统性能下降，加大渗流量，进一步可能引发工程防渗安全性。

因此，建立土工膜防渗土石坝缺陷渗漏稳定模型，对指导土工膜施工具有重要的科学研究意义和工程应用价值。

现有技术中，SL/T235-1999《土工合成材料测试规程》中的渗透试验仅用于测试完好土工膜的渗透性，未涉及缺土工膜的渗漏特性。其它已有试验或数值模拟存在如下不足：

1.现有土工膜缺陷渗漏试验或数值模拟主要考察缺陷渗漏量，未对实际工程坝面土工膜缺陷渗漏影响范围进行研究，无法获得缺陷渗漏影响范围。

2.现有技术未考虑不同含水率的垫层对土工膜缺陷渗漏范围的影响，与工程实际情况有较大差距。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种土工膜防渗土石坝缺陷渗漏稳定性判别的试验方法和装置，该土工膜防渗土石坝缺陷渗漏稳定性判别的试验方法和装置通过采用建立模型的方式模拟施工缺陷，开展不同含水率垫层下土工膜的缺陷渗漏试验，获得土工膜缺陷渗漏浸润区直径。根据不同含水率垫层上到达稳定时间土工膜缺陷渗漏浸润区区域的分布特点，建立土工膜缺陷渗漏浸润区直径数学模型，获得土工膜缺陷渗漏浸润区直径计算公式，根据实际工程设计参数，得出实际工程中不同施工条件下不同含水率垫层土工膜防渗土石坝缺陷渗漏稳定性判别。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种土工膜防渗土石坝缺陷渗漏稳定性判别的试验方法，包括如下步骤。

步骤1，填筑坝体：在模型水槽内，采用细砂填筑土工膜防渗土石坝的坝体：

步骤2，填充垫层：在坝体上游的垫层室内填充含水率为w₁的垫层料。

步骤3，铺设土工膜：将厚度为t的土工膜平整铺设在步骤2的垫层料表面。

步骤4，蓄水：在坝体上游的模型水槽内蓄水，使土工膜与垫层紧密贴服。

步骤5，土工膜缺陷渗漏试验，包括如下步骤：

步骤51，添加荧光剂：在步骤4模型水槽的蓄水中添加荧光剂。

步骤52，缺陷破坏：在选定的土工膜缺陷位置，对土工膜进行缺陷破坏。破坏起始时刻的孔洞直径，记为缺陷的初始直径d₀。

步骤53，观察缺陷渗漏扩散：在步骤52缺陷破坏的同时，开启荧光灯和与计算机相连接的高速摄像机。高速摄像机拍摄破坏起始时刻时土工膜缺陷的图像。