[发明专利]用于高堆石坝面膜夹具效应的多功能试验仪及试验方法

说明书

本发明公开了一种用于高堆石坝面膜夹具效应的多功能试验仪，包括结构箱、锚固装置、加载装置和观测装置，所述结构箱内填充有堆石体，堆石体上覆盖不同垫层，垫层之上有土工膜试样，土工膜试样通过锚固装置固定在结构箱上，在结构箱上设有压板，压板上设有加压装置，压力提供设备通过压力控制装置与加压装置连接；所述结构箱的侧面设有有机玻璃观察条，在观察条外设有内窥镜阵列。本发明可模拟面膜堆石坝周边锚固处防渗土工膜在不同垫层、不同锚固形式下、不同水压力下被拉伸不同距离直至破坏全过程，能够在不破坏试样且不改变土工膜与垫层界面特性的情况下，通过观察窗与内窥镜阵列互相配合实时观测试样状态。

技术领域

本发明涉及用于高堆石坝面膜夹具效应的多功能试验仪及试验方法，属于高面膜堆石坝膜防渗结构技术领域。

背景技术

面膜堆石坝是一种在堆石坝体上游面铺设土工膜防渗的新型土石坝。土工膜周边锚固在基岩混凝土趾板或其他混凝土结构上，在一定库水压力下，坝面土工膜与垫层间的潜在静摩擦力大于土工膜的抗拉强度，所以当水库蓄水后一定水深下的坝面土工膜随坝体同步位移，而周边混凝土结构锚固端则几乎不变形，两者之间细小区域内的土工膜将产生较大变形，应变量甚至超过土工膜的极限拉伸应变量，锚固区域土工膜极易发生破坏，这就是夹具效应。由于土工膜极限应变量可达250％以上，远大于面板混凝土或心墙黏土等传统防渗材料，所以人们容易忽视土工膜的夹具效应产生的后果。因此，需要研制一种试验仪器，通过试验可揭示夹具效应机理、验证解决方案效果，指导工程设计。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于高堆石坝面膜夹具效应的多功能试验仪及试验方法，可模拟面膜堆石坝周边锚固处防渗土工膜在不同垫层、不同锚固形式下、不同水压力下被拉伸不同距离直至破坏全过程，能够在不破坏试样且不改变土工膜与垫层界面特性的情况下，通过观察窗与内窥镜阵列互相配合实时观测试样状态。

技术方案：为实现上述目的，本发明的用于高堆石坝面膜夹具效应的多功能试验仪，包括结构箱，所述结构箱内填充有堆石体，堆石体上覆盖有土工膜试样，土工膜试样通过锚固装置固定在结构箱上。

作为优选，所述结构箱上内设有底板，底板将结构箱分为上箱体和下箱体，堆石体位于上箱体内，在结构箱上设有压板，压板上设有气缸，气压机通过气压控制装置与气缸连接，同时压板上还设有上油缸，在下箱体内设有下油缸，上油缸和下油缸分别与油压机连接。

作为优选，所述锚固装置为方形框，在方形框的底面向侧面延伸有连接板，通过连接板将土工膜试样固定在结构箱上，压板位于方形框内。

作为优选，所述结构箱的侧面设有缺口，在缺口处安装有有机玻璃刻度观察窗。所述结构箱的侧面设有有机玻璃观察条，在观察条外设有内窥镜阵列。

一种上述的用于高堆石坝面膜夹具效应的多功能试验仪的试验方法，包括以下步骤：

(1)、确定试验需要的水压力、锚固形式、压缩位移量，对土工膜试样以固定的间隔做标记，标记布满整个土工膜试样，在结构箱中装填试验所需的堆石体及垫层料，按照需要的锚固形式对土工膜试样进行锚固，铺设保护层；

(2)、打开内窥镜阵列，记录下内窥镜初始图像，为后期分析提供基准；

(3)、对试样进行微小压力加压，使试样整理到位，根据试验所需的压力，选择加载装置，开始对试验进行加压，在试验过程中保持压力不变；

(4)、打开油压控制装置，减小下油缸压力，当上下压力相近时，开始缓慢减小下油缸压力，当上下压力相同时，底板开始下降，到达指定位移量后，关闭油压控制装置，底板则停止移动，若仍需增加位移量，开启油压控制装置继续减小下油缸压力，直至最大试验位移；

(5)、试验结束，卸去上油缸压力，底板上升，去除箱体中材料，取下土工膜试样，仪器恢复原样；