[发明专利]大型高压圆筒渗透的仿真装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及水工建筑物挡水结构中构造自反滤式防渗系统，特别涉及该防渗系统的大型高压圆筒渗透的仿真装置及其仿真方法。

背景技术

申请人研发了一种适用于水工建筑物挡水结构中的自反滤式防渗系统，设置在挡水结构前的基岩或覆盖层上，由下至上依次包括垫层、滤层和粉粒料层，其中垫层从下至上由堆石垫层和细砂垫层组成，滤层由无纺布制成，粉粒料层由渗透系数小于10^-4cm/s的无粘性材料组成，该系统铺设在水工建筑物挡水结构如混凝土坝踵至坝前1.5至2.0倍坝高处的范围内。但是，该防渗系统有效性还需要相应的仿真装置及方法进行验证。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种验证水工建筑物挡水结构自反滤式防渗系统可靠性的大型高压圆筒渗透的仿真装置。

解决上述问题的技术方案是：这种大型高压圆筒渗透的仿真装置，包括从上到下的第一段、第二段、第三段、第四段圆筒，第一段圆筒上方罩有密封盖，相邻圆筒之间及第一段圆筒和密封盖之间均通过螺钉连接，圆筒内从下到上依次放置带缝混凝土结构层、砂砾料垫层、无纺布层、粉煤灰层、保护层，电机驱动的柱塞泵的一端通过液压溢流阀连接到密封盖上的注水口，柱塞泵的另一端通过进水管与储水箱相连，排水管的两端分别连接砂砾料垫层和储水箱，在液压溢流阀上、密封盖上、粉煤灰层的上部、粉煤灰层的下部、带缝混凝土结构层的缝上分别设有第一、第二、第三、第四、第五测压表。

由于该仿真装置的圆筒内从下到上依次放置带缝混凝土结构层、砂砾料垫层、无纺布层、粉煤灰层、保护层，并在各个位置设置测压表，所以这种装置能够真实模拟水工建筑物挡水结构前自反滤式防渗系统的工作状态，可以验证其防渗效果的可靠性。

同时，该发明还提供了大型高压圆筒渗透的仿真方法，包括以下步骤：

⑴原材料的性能测试和初选，原材料包括砂砾料、无纺布、粉煤灰；

⑵仿真装置的安装与调试；

⑶浇筑混凝土，并预设用于模拟基岩裂缝的裂缝，形成带缝结构；

⑷在带缝结构上面铺设砂砾料垫层，再铺设已浸水排气的无纺布，并用黄土做成的泥土封闭无纺布与圆筒内壁的接触部位；

⑸分层湿填粉煤灰；

⑹封盖、排气、饱和试样：封盖后打开排气阀，从上往下加水，同时用真空泵将饱和试样抽真空；

⑺加压：待试样饱和后开始加压，打开排气阀，待有水流出后关闭，最大压力加至3.0MPa，并测试第一至第五测压表的水压力和渗漏量。

采用这种方法，可以验证以上装置防渗效果的可靠性。

附图说明

图1是根据本发明的大型高压圆筒渗透的仿真装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，这种大型高压圆筒渗透的仿真装置，其包括从上到下的第一段、第二段、第三段、第四段圆筒，第一段圆筒上方罩有密封盖10，相邻圆筒之间及第一段圆筒和密封盖之间均通过螺钉连接，圆筒内从下到上依次放置带缝结构如带裂缝的混凝土层1、砂砾料垫层2、无纺布层3、粉煤灰层4、保护层5，电机6驱动的柱塞泵7的一端通过液压溢流阀8连接到密封盖上的注水口9，柱塞泵的另一端通过进水管11与储水箱12相连，排水管13的两端分别连接砂砾料垫层2和储水箱12，在液压溢流阀8上、密封盖10上、粉煤灰层4的上部、粉煤灰层4的下部、带缝混凝土结构层1的缝上分别设有第一、第二、第三、第四、第五测压表14、15、16、17、18。

由于该仿真装置的圆筒内从下到上依次放置带缝结构、砂砾料垫层、无纺布层、粉煤灰层、保护层，并在各个位置设置测压表，所以这种装置能够真实模拟自反滤式防渗系统的工作状态，以便验证其防渗效果的可靠性。

优选地，所述每段圆筒是厚度10mm、内径500mm的钢筒。

优选地，电机还配有变频器19。

优选地，相邻圆筒之间设有橡胶垫。

优选地，密封盖上设有排气阀20。

还提供了大型高压圆筒渗透的仿真方法，包括以下步骤：

⑴原材料的性能测试和初选，原材料包括砂砾料、无纺布、粉煤灰；

⑵仿真装置的安装与调试；

⑶浇筑混凝土，并预设用于模拟基岩裂缝的裂缝，形成带缝结构；

⑷在带缝结构上面铺设砂砾料垫层，再铺设已浸水排气的无纺布，并用黄土做成的泥土封闭无纺布与圆筒内壁的接触部位；

⑸分层湿填粉煤灰；

⑹封盖、排气、饱和试样：封盖后打开排气阀，从上往下加水，同时用真空泵将饱和试样抽真空；