[實用新型]一種土石壩滑坡滲流性態模擬試驗裝置

有效

• 申請號: 201720051549.2
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN206385495U
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 楊陽;李卓;曹偉;胡江;徐海峰;朱沁夏
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: E02B1/02
• 分類號: E02B1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及土石壩滲流性態的模擬實驗領域，尤其是庫水位驟降誘發的土石壩上游庫岸滑坡的滲流性態實時模擬測試和試驗監測領域。

背景技術

我國擁有水庫大壩9萬多座，絕大部分為土石壩，這些水庫大壩為防御洪水災害和保障國民經濟建設發展發揮了重要作用。但是由于各種原因，在外在環境因素和自身存病險的綜合影響下，存在著滲透破壞、滑坡，甚至是潰壩的風險。近年來，極端氣候現象和地震災害頻發，使得土石壩滑坡的風險增大。庫水位的驟變會擾亂大壩原有的滲流性態，誘發滑坡，其中，一半以上的滑坡發生在庫水位驟降的過程中。水庫在受到地震、暴雨影響，或在施工、蓄水等過程中，都有可能經歷水位驟降的工作條件，這種條件下極易造成上游壩坡的滑坡。

由于水庫水位驟降過程是一個隨著滲透系數逐漸變化，大壩空間滲流性態動態變化的過程，且不同材料的變化過程不同，通過常規的數值分析方法，要進行大量測參數假設，難以了解實際的滲流性態變化過程，而通過滲壓計、測壓管等測量手段，則需要布置大量監測儀器同時會破壞原有土體結構，影響滲流性態。為此，需要一套能夠便捷模擬多種滲流過程，同時無損實時監測滲流性態變化的系統。這對水庫驟降下，大壩滑坡的產生機理、滲流性態變化規律的研究預警應用有非常重要的價值。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術的不足，本實用新型提供一種土石壩滑坡滲流性態模擬試驗裝置，能夠模擬多種工況下水庫水位驟誘發滑坡的過程，實現土石壩空間滲流性態信息的實時獲取。

技術方案：為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種土石壩滑坡滲流性態模擬試驗裝置，包括試驗箱、進水系統、泄流模擬系統、測量系統、土石壩模型，土石壩模型位于試驗箱內，斷面為梯形。

作為優選，所述的試驗箱包括箱體、上游出水閥、下游出水閥、扶梯1、扶梯2、扶梯3、扶梯4，箱體為長方體，材料為PVC板材，外側有鐵架固定，在保證箱體承重強度的同時，確保實驗過程的外在可視；箱體上部臨空，通過吊機，可用于將實驗設備和材料吊入和安裝；上游出水閥位于試驗箱上游側底部，下游出水閥位于試驗箱下游側底部，下游出水閥最大流量不小于2.0m³/h，實現試驗中能夠實時排泄上游泄流水體，達到泄流的真實模擬；扶梯1和扶梯2分別豎直固定于上游側豎向箱體外部和內部表面，扶梯3和扶梯4分豎直固定于下游側豎向箱體內部和外部表面，用于實驗人員、儀器的出入和操作。

作為優選，所述的土石壩模型與實驗箱體在底面、左側、右側接觸部位設有交疊式過渡層，過渡層界面為PVC材料的M型槽結構，斷面為梯形，一端膠結固定在箱體上，另一端插入土石壩土體，槽結構與土石壩土體接觸面為毛面，以延長滲流路徑，減少箱體和土體之間由于滲透性不同對實驗的影響。

作為優選，所述的進水系統位于箱體上游側右側上部，進水系統包括進水閥、進水流量計、緩沖水槽，進水閥進口連接外接的供水管路，進水閥出口穿過進水流量計，并穿入箱體；緩沖水槽為上部開口箱體，固定于進水閥出口下部，緩沖水槽下半部為長方體，緩沖水槽下半部安裝有透水材料，靠近箱體一面臨空，無遮擋，以避免進水系統注水過程對上游坡的影響。

作為優選，所述的泄流模擬系統包括水位控制軟管、電子水閥、泄流流量計、泄流模擬管，泄流模擬管進口從箱體上游底部穿出，泄流模擬管上裝有電子水閥和泄流流量計，泄流模擬管從下游側箱體底部穿入，與水位控制軟管套接。

作為優選，所述的水位控制軟管為可彎曲伸縮的柔性塑料管，下端與與泄流模擬管連接處填充有玻璃膠，防止漏水；水位控制軟管出口處有掛鉤，可掛接在箱體側壁刻有水位高度的掛尺上，用于控制上游泄流過程的最低水位；泄流模擬管進口和水位控制管軟管出口設有有攔污濾網。

作為優選，所述的測量系統包括控制箱、上游水位計、下游水位計、電法測量電極、滲壓計、連接線、控制箱平臺、水位計平臺，控制箱平臺位于箱體上游側左側頂部，為PVC板，用于固放置控制箱和固定上游水位計；水位計平臺位于箱體下游側左側頂部，為PVC板，用于固定下游水位計。

作為優選，所述的電法測量電極沿土石壩縱斷面布設，縱斷面數量大于等于2個斷面，每個縱斷面的測量電極等間距布設，測量電極一部分插入土石壩土體內。

作為優選，所述的滲壓計布設于土石壩一條橫斷面，等高程布設，埋入土石壩土體內部，滲壓計數量大于等于2支，同時滲壓計位于電法測量電極的縱斷面內與滲壓計埋設的橫斷面交叉位置。

作為優選，所述的控制箱通過連接線與進水流量計、上游水位計、滲壓計、測量電極、下游水位計、電子水閥、泄流流量計連接，用于采集數據。