[发明专利]一种考虑动态水压的土工膜渗漏模拟试验仪及其试验方法

说明书

本发明要解决的技术问题是提供一种考虑动态水压的土工膜渗漏模拟试验仪及其试验方法，包括动态水压系统，渗漏试验系统和监测分析系统，所述动态水压系统通过伺服增压泵和压力水舱模拟土工膜上覆水头的动态变化；所述渗漏试验系统通过带缺陷土工膜实现渗漏过程的模拟；所述监测分析系统通过电子压力计和电子流量计实现模拟水头和渗漏流量的动态联测及分析。本发明实现了一种土工膜缺陷渗漏的物理模型试验仪，避免了理论计算和数值模拟中过多假设而偏离实际的不足，可基于防渗工程的实际特点，开展多种工况下的渗漏模拟和分析。

技术领域

本发明涉及土木工程试验技术领域，具体属于一种动水头作用下土工膜缺陷的渗漏模拟试验装置及其试验方法，主要用于开展动水头环境下土工膜缺陷的渗漏模拟及参数计算。

背景技术

土工膜是一种柔性合成材料，具有良好的变形性能和防渗性能，广泛运用于堤防、围堰、大坝、水库和垃圾填埋场等防渗工程。然而，在实际防渗工程中，由于制造工艺和施工条件等的影响，土工膜不可避免地遭到不同程度的破坏，形成不同形状的缺陷。土工膜的缺陷会破坏其整体防渗性能，缺陷处易形成集中渗漏并造成多种后果，例如：抽水蓄能电站的库水较为珍贵，集中渗漏将导致库水不可逆性损失，影响抽水蓄能电站的效率；垃圾填埋场内部的渗滤液含有大量有毒有害物质，集中渗漏将会对周边的地质环境造成严重的破坏。目前，对于土工膜缺陷渗漏的科学研究，已严重滞后于相关防渗措施的工程实践。

近年来，有部分学者采用理论计算和数值模拟的方法，对土工膜缺陷渗漏开展了相关研究，但受限于较多的假设前提，致使其研究结果与工程实际的匹配程度较低。实际工程中土工膜的缺陷渗漏，主要取决于以下3个方面：1.土工膜缺陷的形态；2.土工膜上覆水头及其变化规律；3.土工膜下垫层材料的特性。理论计算和数值模拟，很难充分考虑上述3项因素的综合影响。

综上所述，物理模型试验是现阶段开展土工膜缺陷渗漏研究唯一可行的手段，然而目前尚未有成熟的土工膜缺陷渗漏模拟试验装置可用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种考虑动态水压的土工膜渗漏模拟试验仪，主要用于开展动水头环境下土工膜缺陷的渗漏模拟及参数计算。

本发明解决上述技术问题所首先采用的技术方案是：提供一种考虑动态水压的土工膜渗漏模拟试验仪，包括动态水压系统，渗漏试验系统和监测分析系统，所述动态水压系统通过伺服增压泵和压力水舱模拟土工膜上覆水头的动态变化；所述渗漏试验系统通过带缺陷土工膜实现渗漏过程的模拟；所述监测分析系统通过电子压力计和电子流量计实现模拟水头和渗漏流量的动态联测及分析。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

所述动态水压系统包括伺服增压泵、压力管线、三通阀和压力水舱，所述伺服增压泵通过所述压力管线为试验提供可控的动态水压；所述压力管线两端分别与伺服增压泵联通和三通阀联通；所述三通阀与压力水舱相连通；所述压力水舱为下端开口的中空薄壁圆筒状物件，用于开展土工膜上覆动态水头的模拟，所述三通阀的另一个接口和电子压力计连接。

所述渗漏试验系统包括紧固夹板、底座顶板、试验基台、止水凹槽、止水凸出、紧固螺栓、紧固螺母和带孔试验基台底板，所述紧固夹板沿所述压力水舱外侧壁面均匀布设，并固连于所述压力水舱外侧壁；所述底座顶板沿所述试验基台外侧壁面均匀布设，并固连于所述试验基台外侧壁，所述紧固夹板和所述底座顶板开设有一一对应螺栓孔；所述试验基台为上端开口的中空薄壁圆筒状物件，尺寸与所述压力水舱相匹配，用于填装所述填筑物并开展渗漏试验；所述止水凸出的尺寸与所述止水凹槽相匹配，并在它们之间能够夹固带缺陷土工膜的周边，并防止压力水舱内水外渗，起到密闭试验环境的功能。