[发明专利]特殊地层环境条件下的渗漏连续监测实验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种特殊地层环境条件下的渗漏连续监测实验装置及方法，属于水利水电工程技术领域。

背景技术

堤防是防御洪水泛滥，保护居民和工农业生产的主要措施。由于大多数堤防沿天然河岸修建，普遍存在堤防基础的渗流问题，渗透破坏是河流堤防中的主要破坏形式之一，必须采取渗流控制措施加以控制。不同地区的堤防，受地质条件、环境温度、降雨量等多项因素的影响，渗流条件不同，渗透破坏的机理、过程和结果也不相同，因此，堤防工程必须进行渗漏监测，以通过有效的渗流控制措施降低渗透破坏，保护堤防安全。

现有的渗漏监测方法为典型断面监测法，该方法是于典型断面埋设若干渗压计进行渗压测量，由于渗压计在空间分布上存在大量的监测盲区，因而监测结果并不完整、准确，难以起到有效监控、及时预警的作用。

近年来，分布式光纤监测技术在大坝安全监测领域发展迅速，该技术具有空间分辨率高，光纤布设沿线几乎不存在监测盲点、光纤材料不易受电磁干扰、监测空间距离长、结构简单、定制方便、长期可靠有效性、维护成本低等优势，能够实现时间、空间上的连续测量，特别适于进行渗漏连续监测。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种特殊地层环境条件下的渗漏连续监测实验装置及方法，该实验装置能够模拟堤防地质、环境条件，利用分布式光纤传感器进行渗漏连续监测，为堤防工程的渗漏监测提供依据，实现堤防工程的有效监控和及时预警。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种特殊地层环境条件下的渗漏连续监测实验装置，包括槽体，该槽体中设置挡水隔板而将槽体内划分为第一空间和第二空间，

该第二空间中铺设有透水层42，该透水层42中布设有压力传感器，该透水层42上铺设有不透水层，该不透水层中布设有分布式光纤传感器和温度传感器，

该第一空间中铺设有透水层41，该透水层41上注入水，水可由该透水层41、透水层42渗入该不透水层。

所述透水层41、透水层42、不透水层的渗透系数和厚度根据堤防工程现场土样检测结果确定。

所述挡水隔板与所述槽体底部通过滤网相连接。

所述挡水隔板于所述透水层42与不透水层交界的位置，沿水平向延伸出挡脚。

所述第二空间的槽体侧壁上设有阀门。

所述槽体由若干块有机玻璃利用粘接剂相互粘接而成，所述分布式光纤传感器于所述槽体的出线孔处采用环氧树脂封堵。

基于上述渗漏连续监测实验装置进行渗漏连续监测实验的方法，包括：

S1：堤防工程现场调研，获取土层特性参数，

该土层特性参数包括所述透水层41、透水层42、不透水层的渗透系数和厚度；

S2：利用获得的土层特性参数，制作实验用模型装置，

制作过程包括利用该土层特性参数，在实验装置中布置所述透水层41、透水层42、不透水层，同时在所述透水层42中布设所述压力传感器，在所述不透水层中布设所述温度传感器、分布式光纤传感器；

S3：向实验用模型装置内加水使得透水层41、透水层42的土样达到饱和状态，

S4：进行渗透破坏实验，

调整向所述第一空间注入的水位高程、水温，当所述分布式光纤传感器的测温结果达到一预设的渗漏阈值时，判断发生渗漏。

还包括：

S5：发生渗漏时，记录并分析水位高程、水温、不透水层的温度、透水层的孔隙水压力参数与设定的渗漏阈值的关系。

基于上述渗漏连续监测实验装置进行渗漏连续监测实验的方法，包括：

S1：堤防工程现场调研，获取土层特性参数，

该土层特性参数包括所述透水层41、透水层42、不透水层的渗透系数和厚度；

S2：利用获得的土层特性参数，制作实验用模型装置，

制作过程包括利用该土层特性参数，在实验装置中布置所述透水层41、透水层42、不透水层，同时在所述透水层42中布设所述压力传感器，在所述不透水层中布设所述温度传感器、分布式光纤传感器；

S3：向实验用模型装置内加水使得透水层41、透水层42的土样达到饱和状态，

S4`：将加水后的实验用模型装置放置于快速冻融试验箱中，进行冻融实验，

S5`：冻融实验结束后，将实验用模型装置置于室温环境下，

S6`：进行渗透破坏实验，

调整向所述第一空间注入的水位高程、水温，当所述分布式光纤传感器的测温结果达到一预设的渗漏阈值时，判断发生渗漏。

还包括：