[发明专利]一种负压式膜下盲沟和土体气压分布现场测试方法

说明书

本发明提供了一种负压式膜下盲沟和土体气压分布现场测试方法，包括如下步骤：试验区建设，选定开阔平整试验场地，放线确定试验区边界线；试验区内开挖设置盲沟，盲沟内布设土工盲管，土工盲管周边回填碎石，盲沟和土体内测试点埋设气压探头；试验区表面铺设砂垫层，砂垫层表面铺设防渗土工膜；试验区外围沿边界线开挖边界沟，土工膜四周边沿封闭于边界沟内；安装抽气设备；气压分布测试，记录气体流量和各测试点气压，计算分析膜下盲沟和土体气压分布。本发明的测试方法可原位测定膜下盲沟和土体气压分布规律，较准确的定量评价盲沟的排气效果，有效指导膜下盲沟排气设计。

技术领域

本发明属于水利工程领域，具体涉及一种负压式膜下盲沟和土体气压分布现场测试方法。

背景技术

平原水库是我国北方干旱平原地区常见的调控蓄水工程，多地处河流冲积平原或丘陵山前洪积地带，地层透水性大，易出现渗漏问题。土工膜以其优越的防渗性能，近年来在平原水库建设中得到了广泛的应用。调查显示，目前我国多个采用土工膜防渗的平原水库，出现了土工膜气胀浮托、胀破等现象。土工膜气胀破坏不仅加剧了库水渗漏，影响水库运行成本和效益，还可能造成坝后浸没引发环境问题，甚至危及水库安全。如山东省淄博市新城水库全库铺设土工膜约1.0km²，因气胀破坏导致严重渗漏。1998年建成使用的济南市玉清湖水库北店子沉砂池，其坝坡铺设了复合土工膜，该工程坝前10m范围内曾出现严重的连锁气爆现象，进而导致了坝后浸没事故。

平原水库土工膜发生气胀破坏的原因主要是土工膜下地层排气不畅、气体聚集导致了膜下气压上升。因此，在现代平原水库的设计中，往往会在土工膜防渗结构之下布置盲沟，以便于膜下气体排出、减小膜下气压，避免水库运行期土工膜气胀破坏。已建的山东德州大屯水库采用了膜下盲沟的设计方案，库盘、坝坡复合土工膜下的排水排气盲沟间距为75.0m，坝坡盲沟与库盘盲沟连接，沿坡向从坝脚通至坡顶防浪墙。从大屯水库截止目前的运行情况来看，水库未见气胀破坏现象；水库防渗效果良好，平均渗漏量较小，约为0.6万m³/d，没有发现水库围坝下游和截渗沟渗水出逸点，无坝后浸没现象。

可见，对于土工膜防渗的平原水库，在膜下设置排气盲沟是很有必要的。但盲沟的相关设计参数，如盲沟形式、尺寸、间距等，目前并没有一个统一的认识。由于盲沟和土体对于气体的流动会存在一定的阻力(即气阻现象)，不同设计的盲沟，其排气效果可能有较大差距，但目前并未见有关试验测试评价土工膜膜下排气系统的排气效果。因此有必要结合具体的工程进行专门的盲沟排气试验，定量测试膜下盲沟及土体的气压分布规律，以评价盲沟排气效果，在工程开始前为盲沟设计提供理论依据。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种负压式膜下盲沟和土体气压分布现场测试方法，通过该方法能够现场试验测试计算膜下盲沟和土体的气压及气压梯度，进而研究膜下盲沟和土体气压分布规律，以便于定量评价盲沟排气效果，为盲沟设计提供依据。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种负压式膜下盲沟和土体气压分布现场测试方法，包括如下步骤：

S1.试验区建设：选定开阔平整试验场地，放线确定试验区边界线；试验区内开挖设置盲沟，盲沟内布设土工盲管，土工盲管周边回填碎石，盲沟和土体内测试点埋设气压探头；试验区表面铺设砂垫层，砂垫层表面铺设防渗土工膜；试验区外围沿边界线开挖边界沟，土工膜四周边沿封闭于边界沟内；

S2.安装抽气设备：抽气设备包括真空泵、气体流量计、抽气管道，抽气管道一端与土工盲管相连，另一端与气体流量计相连，气体流量计安装在真空泵抽气口；

S3.气压分布测试：启动抽气设备，形成负压环境，定时记录气体流量和各测试点气压，计算分析膜下盲沟和土体气压分布；气压梯度计算公式为

i_a＝(u_a-u_a0)/L