[实用新型]一种坝体浸润线监测模型试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种坝体浸润线监测模型试验装置。

背景技术

土石坝中的心墙是坝体的防渗部分，在坝体的运行中主要起防渗作用，而大坝的稳定主要依靠上下游的坝壳来维持。因此，心墙的土料一般粘粒含量较大，平均粒径较小，渗透系数较低。由于坝壳料与心墙料的渗透系数相差过大，一般认为心墙上游侧的入渗水头就是库水位，即心墙的挡水位就是坝前的库水位。

一般认为，库水位升降对坝体渗流场会引起变化。由于砂砾石坝壳渗透系数大，坝壳的浸润线随库水位的变化升降速度快且比较平缓；粘土心墙渗透系数小，心墙浸润线变化陡且慢，对水位升降响应迟缓得多。也就是说，渗透系数大对水位升降敏感、响应快，否则不敏感且影响慢。但经过一段时间后，浸润线的变化几乎都是一致的，相差不大。

但根据部分工程监测资料发现浸润线随坝前水位升降滞后变化现象，且明显高于理论值，出现“倒虹吸”现象，而且这种现象在库水位稳定很长时间后并没有消失。在实际工程中，水库运行期会出现人防或坝体维修等紧急情况，需要快速放空库水。在水库放水过程中，坝体内产生不稳定渗流，常造成土石坝坝体滑坡事故。因此在实际工程中必须防止因库水位下降速度太快而导致这类事故的发生。为进行上游坝坡的稳定分析，需要确定库水位下降过程中各时段坝体浸润线的位置。同时坝体在蓄水的过程中也存在倒虹吸，也存在浸润线滞后现象。但目前还没有对上述现象监测的装置。

由于理论分析和数值计算受参数选定、模型选取、本构关系等因素的影响极大，分析结果的合理性和代表性较难确定。现场试验工作受环境因素、人为因素等方面影响较大，难以对研究内容进行多工况试验分析。模型试验可使工程中发生的现象在实验室中再现出来，而且还可以对试验中的主要因素进行独立控制，故在分析倒虹吸现象的过程中，采用了室内砂槽模型试验进行研究。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种坝体浸润线监测模型试验装置，该装置通过坝体浸润线室内砂槽模型试验，观测浸润线在不同工况下的变化情况，研究浸润线滞后的主要影响因素及相关变化规律。模型采用均质土坝，通过变换模型坝体填筑密度，控制坝体渗透系数；观测在坝前水位变化情况下，坝体浸润线的变化情况，研究坝体渗透系数变化对坝体浸润线滞后的影响及其规律。同时可以监测蓄水和放水对坝体位移的影响。该装置可应用于多种构造形式及填筑类型的坝体浸润线的多工况室内模拟试验、研究。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种坝体浸润线监测模型试验装置，包括模型槽，模型槽一端设有连通至模型槽内的迎水侧排水机构，相对另一端设有连通至模型槽内的水位监测机构和背水侧排水机构，模型槽底部设有与其内部连通的进水机构；模型槽前侧设有与其内部连通的测压机构；模型槽内设有模型体，模型体上设有坝体位移监测机构。

所述模型槽为上部开口的长方体结构，其前后侧面采用钢化玻璃板制作，其他面采用钢板作为受力构件；钢板之间通过焊接连成一整体。

所述模型槽内表面上涂有一道防锈漆和一层水泥浆，用来防止钢板锈蚀、相对滑移和缝隙漏水；模型槽体内侧预先埋设橡皮条，防止坝体与模型槽接触面产生绕渗现象。

所述模型槽周体上设有若干加固钢条，钢条与模型槽通过螺栓锚固。

所述模型体的截面为梯形坝体，所述坝体的上下游坝面采用土工布及砂卵石护坡，坝体的坝坡面坡率为1:1.4。

所述迎水侧排水机构和背水侧排水机构分别对应包括迎水侧排水管和背水侧排水管，迎水侧排水管和背水侧排水管的一端均伸入到模型槽内，迎水侧排水管和背水侧排水管上分别对应设置有迎水侧排水阀门、迎水侧排水流量计、背水侧排水阀门和背水侧排水流量计。

所述水位监测机构包括监测管，监测管包括塑料监测管和竖形带刻度玻璃管；所述塑料监测管一端与模型槽内连通，另一端通过金属弯管与竖形带刻度玻璃管相连，整体形成U型管。

所述进水机构包括进水管，所述进水管一端与模型槽内连通，另一端与调压水泵相连，进水管上设有进水阀门和进水流量计。

所述测压机构包括设置于模型槽前侧上的若干测压管预留孔；每个测压管预留孔中均设有一根测压管，测压管包括金属直管及带刻度的有机玻璃管，金属直管和有机玻璃管之间用金属弯管连接；测压管进水段采用其上打孔的金属直管铺设于坝体下部；同时为保证管段进水孔不被堵塞，金属直管周围采用细石子环绕。

所述坝体位移监测机构包括分别布置于坝体前后坝坡的一个高精度光栅尺。

一种利用坝体浸润线监测模型试验装置的试验方法，步骤如下：

一、模型制作

（1）准备工作