[发明专利]憎水颗粒防渗、隔水性能测试室内模型试验方法及装置

说明书

本发明公开了一种憎水颗粒防渗、隔水性能测试室内模型试验方法，包括如下步骤：1）提供两个容纳槽，将两个容纳槽置于温控室内；2）将两个容纳槽进行装样缩放并模拟实际应用原型；两个容纳槽进行装样时埋设温度水分监测探头，温度水分监测探头接入数据采集器或PC端；3）调控温控室的温度和容纳槽的底部温度，使装样样品形成温差；4）以室内模型在时间变化过程中样品湿度变化数据为依据，将原型中防渗透气砂层的渗透性能变化趋势转换为室内模型中渗透气砂层的渗透性能趋势，并进行评价。本发明可以模拟工程中发生的毛细水上升、水分迁移等水力活动，且测试结果可体现渗透系数类指标，可用于评价防渗透气颗粒工程防渗长期效果。

技术领域

本发明涉及防渗透气颗粒材料性能测试，具体涉及一种憎水颗粒防渗、隔水性能测试室内模型试验方法及试验装置。

背景技术

防渗透气颗粒是一种利用金矿尾矿、铅锌尾矿、风积沙、荒漠沙等骨料颗粒为主要原料制备而成，具有透气性能的防渗材料，防渗透气颗粒在现代农业、建筑、交通、生态保护和环境治理等领域具有广泛的应用前景，可以有效解决人类当前面临的水资源短缺、土壤环境恶化等难题，但在处治工程渗漏、路基土湿陷及二次盐渍化问题时存在现有技术难以评价防渗透气颗粒工程防渗长期效果的问题。

目前防渗透气颗粒防渗性能测试采用的是防渗透气颗粒专用的测试装置，该装置通过加水加压，现实了对无粘性且憎水的防渗透气颗粒进行防渗、透气性能测试，但测试过程未模拟工程中伴随干湿、冻融循环等过程发生的毛细水上升、水分迁移等水力活动，测试结果未体现渗透系数类指标，不能直接用于工程防渗中的渗透性评价，且测试方法不能验证长期隔水效果。

另外，土工试验中的土工渗透仪分常水头渗透仪和变水头渗透仪，变水头渗透仪不适用于无粘性的颗粒，且装样容器内壁面与防渗透气颗粒无法形成隔水膜，将增加试验误差。常水头渗透仪适用于有透水性的无粘性颗粒料，并不适用于憎水颗粒，因此，防渗透气颗粒不适用于土工渗透仪进行渗透系数评价。

基于以上背景技术中的问题，本领域技术人员提出了一种憎水颗粒防渗、隔水性能测试室内模型试验方法及试验装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种憎水颗粒防渗、隔水性能测试室内模型试验方法及试验装置，以解决防渗透气颗粒现有防渗、透气性能测试方法未模拟工程中发生的毛细水上升、水分迁移等水力活动，且测试结果未体现渗透系数类指标，不能直接用于工程防渗中的渗透性评价，现有技术难以评价防渗透气颗粒工程防渗长期效果的问题，以及现有土木渗透仪适用性差的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种憎水颗粒防渗、隔水性能测试室内模型试验方法，包括如下步骤：

1）提供两个具有底部加热功能并具有保温结构的容纳槽，将两个容纳槽置于温控室内；

2）将一个容纳槽由底部向上方逐层铺设透水石层、饱和状态填筑黄土层、防渗透气砂层、非饱和状态填筑黄土层；将另一个容纳槽由底部向上方逐层铺设透水石层、饱和状态填筑黄土层、对比材料层、非饱和状态填筑黄土层；两个容纳槽进行饱和状态填筑黄土层和非饱和状态填筑黄土层铺设时，均沿纵向间隔埋设多个温度水分监测探头，多个所述温度水分监测探头接入数据采集器或PC端；

3）调控温控室的室温和两个容纳槽的底部温度，使两个容纳槽内饱和状态填筑黄土层的下表面和非饱和状态填筑黄土层的上表面同步地产生温差；

4）以室内模型在时间变化过程中饱和状态填筑黄土层和非饱和状态填筑黄土层中湿度变化数据为依据，将原型中防渗透气砂层的渗透性能变化趋势转换为室内模型中渗透气砂层的渗透性能趋势，并进行评价。

进一步，所述步骤2）中，透水石层、饱和状态填筑黄土层、防渗透气砂层、非饱和状态填筑黄土层铺设时，铺设厚度以实际应用的原型进行比例缩放，缩放比例即空间相似比，空间相似比确定后按热传导相似准则确定时间相似比，使室内模型与原型建立空间和时间上的联系。

进一步，所述空间相似比和时间相似比满足：