[實用新型]一種壩體浸潤線監測模型試驗裝置

有效

• 申請號: 201320242239.0
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN203249668U
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 馬秀媛;宋修廣;孫潔;吳建清;臧亞囡;金壯;孫元帥
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01F23/14
• 分類號: G01F23/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本實用新型涉及一種壩體浸潤線監測模型試驗裝置。

背景技術

土石壩中的心墻是壩體的防滲部分，在壩體的運行中主要起防滲作用，而大壩的穩定主要依靠上下游的壩殼來維持。因此，心墻的土料一般粘粒含量較大，平均粒徑較小，滲透系數較低。由于壩殼料與心墻料的滲透系數相差過大，一般認為心墻上游側的入滲水頭就是庫水位，即心墻的擋水位就是壩前的庫水位。

一般認為，庫水位升降對壩體滲流場會引起變化。由于砂礫石壩殼滲透系數大，壩殼的浸潤線隨庫水位的變化升降速度快且比較平緩；粘土心墻滲透系數小，心墻浸潤線變化陡且慢，對水位升降響應遲緩得多。也就是說，滲透系數大對水位升降敏感、響應快，否則不敏感且影響慢。但經過一段時間后，浸潤線的變化幾乎都是一致的，相差不大。

但根據部分工程監測資料發現浸潤線隨壩前水位升降滯后變化現象，且明顯高于理論值，出現“倒虹吸”現象，而且這種現象在庫水位穩定很長時間后并沒有消失。在實際工程中，水庫運行期會出現人防或壩體維修等緊急情況，需要快速放空庫水。在水庫放水過程中，壩體內產生不穩定滲流，常造成土石壩壩體滑坡事故。因此在實際工程中必須防止因庫水位下降速度太快而導致這類事故的發生。為進行上游壩坡的穩定分析，需要確定庫水位下降過程中各時段壩體浸潤線的位置。同時壩體在蓄水的過程中也存在倒虹吸，也存在浸潤線滯后現象。但目前還沒有對上述現象監測的裝置。

由于理論分析和數值計算受參數選定、模型選取、本構關系等因素的影響極大，分析結果的合理性和代表性較難確定。現場試驗工作受環境因素、人為因素等方面影響較大，難以對研究內容進行多工況試驗分析。模型試驗可使工程中發生的現象在實驗室中再現出來，而且還可以對試驗中的主要因素進行獨立控制，故在分析倒虹吸現象的過程中，采用了室內砂槽模型試驗進行研究。

發明內容

本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種壩體浸潤線監測模型試驗裝置，該裝置通過壩體浸潤線室內砂槽模型試驗，觀測浸潤線在不同工況下的變化情況，研究浸潤線滯后的主要影響因素及相關變化規律。模型采用均質土壩，通過變換模型壩體填筑密度，控制壩體滲透系數；觀測在壩前水位變化情況下，壩體浸潤線的變化情況，研究壩體滲透系數變化對壩體浸潤線滯后的影響及其規律。同時可以監測蓄水和放水對壩體位移的影響。該裝置可應用于多種構造形式及填筑類型的壩體浸潤線的多工況室內模擬試驗、研究。

為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案：

一種壩體浸潤線監測模型試驗裝置，包括模型槽，模型槽一端設有連通至模型槽內的迎水側排水機構，相對另一端設有連通至模型槽內的水位監測機構和背水側排水機構，模型槽底部設有與其內部連通的進水機構；模型槽前側設有與其內部連通的測壓機構；模型槽內設有模型體，模型體上設有壩體位移監測機構。

所述模型槽為上部開口的長方體結構，其前后側面采用鋼化玻璃板制作，其他面采用鋼板作為受力構件；鋼板之間通過焊接連成一整體。

所述模型槽內表面上涂有一道防銹漆和一層水泥漿，用來防止鋼板銹蝕、相對滑移和縫隙漏水；模型槽體內側預先埋設橡皮條，防止壩體與模型槽接觸面產生繞滲現象。

所述模型槽周體上設有若干加固鋼條，鋼條與模型槽通過螺栓錨固。

所述模型體的截面為梯形壩體，所述壩體的上下游壩面采用土工布及砂卵石護坡，壩體的壩坡面坡率為1:1.4。

所述迎水側排水機構和背水側排水機構分別對應包括迎水側排水管和背水側排水管，迎水側排水管和背水側排水管的一端均伸入到模型槽內，迎水側排水管和背水側排水管上分別對應設置有迎水側排水閥門、迎水側排水流量計、背水側排水閥門和背水側排水流量計。

所述水位監測機構包括監測管，監測管包括塑料監測管和豎形帶刻度玻璃管；所述塑料監測管一端與模型槽內連通，另一端通過金屬彎管與豎形帶刻度玻璃管相連，整體形成U型管。

所述進水機構包括進水管，所述進水管一端與模型槽內連通，另一端與調壓水泵相連，進水管上設有進水閥門和進水流量計。

所述測壓機構包括設置于模型槽前側上的若干測壓管預留孔；每個測壓管預留孔中均設有一根測壓管，測壓管包括金屬直管及帶刻度的有機玻璃管，金屬直管和有機玻璃管之間用金屬彎管連接；測壓管進水段采用其上打孔的金屬直管鋪設于壩體下部；同時為保證管段進水孔不被堵塞，金屬直管周圍采用細石子環繞。

所述壩體位移監測機構包括分別布置于壩體前后壩坡的一個高精度光柵尺。

一種利用壩體浸潤線監測模型試驗裝置的試驗方法，步驟如下：

一、模型制作

（1）準備工作