[發明專利]防滲墻-心墻大變形相互作用測試裝置和方法

在審

• 申請號: 202110014283.5
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112611647A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 余翔;薛冰寒;王鈺軻;趙小華;王淦;玉努斯江·吐拉買提
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/06
• 代理公司: 鄭州銀河專利代理有限公司 41158
• 代理人: 陳玄

本發明提供了一種防滲墻?心墻大變形相互作用測試裝置和方法，模型箱的一側箱壁通過彈簧連接有與所述一側箱壁平行的非完全側限板，非完全側限板和模型箱之間還設有測量非完全側限板的平移量的位移傳感器，非完全側限板與其余側箱壁圍成模型空腔，模型空腔內設有在中央立設的混凝土防滲墻、填筑在混凝土防滲墻下段的覆蓋層填土以及填筑并埋沒混凝土防滲墻上段的心墻填土，混凝土防滲墻的墻面預設有分布式光纖傳感器，心墻填土和混凝土防滲墻的接頭處設置有土壓力盒。本發明實現了對防滲墻?心墻大變形過程中變形與應力的實時精準測量及可視化動態監測，為揭示防滲墻?心墻大變形相互作用機理提供依據。

技術領域

本發明涉及水工結構試驗技術研究領域，特別涉及一種防滲墻-心墻大變形相互作用測試裝置和方法。

背景技術

水電是技術成熟、運行靈活的清潔低碳可再生能源。我國西部地區水能資源豐富，占全國儲量的80％以上，但開發程度較低。為緩解我國不斷增長的電力需求壓力并促進西部地區的經濟發展，在西部修建調節性能好的高壩大庫已成為國家重大戰略需求。然而，我國西部地區地質條件復雜，大多數河流的河床存在覆蓋層，這已是大壩建設難以避讓的問題。直接在覆蓋層上修筑大壩無疑會大大節約工程投資，縮短工期并有利于環保。但覆蓋層通常為砂礫石或細顆粒砂土等變形能力較強的土體，會引起大壩產生較大變形從而給大壩安全構成巨大威脅。已有資料表明，處于規劃中的一些壩址存在超100m深的覆蓋層，某控制性工程的覆蓋層深度甚至達500m。深覆蓋層上大壩的變形安全問題備受社會高度關注。

土石壩可就地取材、施工速度快且對復雜地基適應性強，在國內外的水電開發中被廣泛采用。其中，土質心墻壩的施工水平較為成熟，我國在建的雙江口土質心墻壩將成為世界第一高壩，但國內外在修筑深覆蓋層上土質心墻壩的設計與施工方面的經驗仍較為缺乏。對于深覆蓋層上的土質心墻壩，確保大壩防滲安全是首要任務。直接在覆蓋層中澆筑混凝土防滲墻是控制壩基滲漏最常用的方法，且需在心墻底部設置連接防滲墻與心墻的防滲接頭以確保大壩防滲體系的完整性和連續性。在壩體重力作用下，材料特性差異懸殊的防滲墻與心墻在接頭部位出現較大的不均勻沉降，引起強烈的土-結構相互作用，使接頭部位處于不利的應力狀態，從而對大壩安全構成威脅。因此，準確、合理地描述接頭部位防滲墻-心墻大變形相互作用特性至關重要，亟需提出一種防滲墻-心墻大變形相互作用測試裝置及使用方法，以期為深覆蓋層上土質心墻壩的設計與施工提供參考依據。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的不足和問題，提供了一種防滲墻-心墻大變形相互作用測試方法，其技術方案如下：

防滲墻-心墻大變形相互作用的測試方法，包括：

步驟1，準備測試裝置

測試裝置包括頂部開口的透明的模型箱及其外設置的工業相機，模型箱的一側箱壁通過彈簧連接有與所述一側箱壁平行的非完全側限板，非完全側限板和模型箱之間還設有測量非完全側限板的平移量的位移傳感器，非完全側限板與其余側箱壁圍成模型空腔，模型空腔內設有在中央立設的混凝土防滲墻、填筑在混凝土防滲墻下段的覆蓋層填土以及填筑并埋沒混凝土防滲墻上段的心墻填土，混凝土防滲墻的墻面預設有分布式光纖傳感器，心墻填土和混凝土防滲墻的接頭處設置有土壓力盒，土壓力盒、分布式光纖傳感器和工業相機過數據線與數據采集控制器相連接；

步驟2，從心墻填土的上方加載豎向載荷，直至土體破壞為止。

優選地，所述彈簧和位移傳感器的安裝方法是：

首先，將非完全側限板與模型箱的側墻間利用實心板填充，并在模型空腔中填筑混凝土防滲墻、覆蓋層填土和心墻填土；

然后，抽出非完全側限板后，安裝彈簧和位移傳感器。

本發明的另一目的在于提供一種專用于上述防滲墻-心墻大變形相互作用測試方法的防滲墻-心墻大變形相互作用測試裝置，其技術方案如下：