[发明专利]防渗墙-心墙大变形相互作用测试装置和方法

说明书

本发明提供了一种防渗墙‑心墙大变形相互作用测试装置和方法，模型箱的一侧箱壁通过弹簧连接有与所述一侧箱壁平行的非完全侧限板，非完全侧限板和模型箱之间还设有测量非完全侧限板的平移量的位移传感器，非完全侧限板与其余侧箱壁围成模型空腔，模型空腔内设有在中央立设的混凝土防渗墙、填筑在混凝土防渗墙下段的覆盖层填土以及填筑并埋没混凝土防渗墙上段的心墙填土，混凝土防渗墙的墙面预设有分布式光纤传感器，心墙填土和混凝土防渗墙的接头处设置有土压力盒。本发明实现了对防渗墙‑心墙大变形过程中变形与应力的实时精准测量及可视化动态监测，为揭示防渗墙‑心墙大变形相互作用机理提供依据。

技术领域

本发明涉及水工结构试验技术研究领域，特别涉及一种防渗墙-心墙大变形相互作用测试装置和方法。

背景技术

水电是技术成熟、运行灵活的清洁低碳可再生能源。我国西部地区水能资源丰富，占全国储量的80％以上，但开发程度较低。为缓解我国不断增长的电力需求压力并促进西部地区的经济发展，在西部修建调节性能好的高坝大库已成为国家重大战略需求。然而，我国西部地区地质条件复杂，大多数河流的河床存在覆盖层，这已是大坝建设难以避让的问题。直接在覆盖层上修筑大坝无疑会大大节约工程投资，缩短工期并有利于环保。但覆盖层通常为砂砾石或细颗粒砂土等变形能力较强的土体，会引起大坝产生较大变形从而给大坝安全构成巨大威胁。已有资料表明，处于规划中的一些坝址存在超100m深的覆盖层，某控制性工程的覆盖层深度甚至达500m。深覆盖层上大坝的变形安全问题备受社会高度关注。

土石坝可就地取材、施工速度快且对复杂地基适应性强，在国内外的水电开发中被广泛采用。其中，土质心墙坝的施工水平较为成熟，我国在建的双江口土质心墙坝将成为世界第一高坝，但国内外在修筑深覆盖层上土质心墙坝的设计与施工方面的经验仍较为缺乏。对于深覆盖层上的土质心墙坝，确保大坝防渗安全是首要任务。直接在覆盖层中浇筑混凝土防渗墙是控制坝基渗漏最常用的方法，且需在心墙底部设置连接防渗墙与心墙的防渗接头以确保大坝防渗体系的完整性和连续性。在坝体重力作用下，材料特性差异悬殊的防渗墙与心墙在接头部位出现较大的不均匀沉降，引起强烈的土-结构相互作用，使接头部位处于不利的应力状态，从而对大坝安全构成威胁。因此，准确、合理地描述接头部位防渗墙-心墙大变形相互作用特性至关重要，亟需提出一种防渗墙-心墙大变形相互作用测试装置及使用方法，以期为深覆盖层上土质心墙坝的设计与施工提供参考依据。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的不足和问题，提供了一种防渗墙-心墙大变形相互作用测试方法，其技术方案如下：

防渗墙-心墙大变形相互作用的测试方法，包括：

步骤1，准备测试装置

测试装置包括顶部开口的透明的模型箱及其外设置的工业相机，模型箱的一侧箱壁通过弹簧连接有与所述一侧箱壁平行的非完全侧限板，非完全侧限板和模型箱之间还设有测量非完全侧限板的平移量的位移传感器，非完全侧限板与其余侧箱壁围成模型空腔，模型空腔内设有在中央立设的混凝土防渗墙、填筑在混凝土防渗墙下段的覆盖层填土以及填筑并埋没混凝土防渗墙上段的心墙填土，混凝土防渗墙的墙面预设有分布式光纤传感器，心墙填土和混凝土防渗墙的接头处设置有土压力盒，土压力盒、分布式光纤传感器和工业相机过数据线与数据采集控制器相连接；

步骤2，从心墙填土的上方加载竖向载荷，直至土体破坏为止。

优选地，所述弹簧和位移传感器的安装方法是：

首先，将非完全侧限板与模型箱的侧墙间利用实心板填充，并在模型空腔中填筑混凝土防渗墙、覆盖层填土和心墙填土；

然后，抽出非完全侧限板后，安装弹簧和位移传感器。

本发明的另一目的在于提供一种专用于上述防渗墙-心墙大变形相互作用测试方法的防渗墙-心墙大变形相互作用测试装置，其技术方案如下：