[发明专利]一种土石围堰垫层与土工膜界面摩擦系数快速测试装置及方法

说明书

本发明提出一种土石围堰垫层界面摩擦系数快速测试装置及方法，旨在快速测试围堰垫层料与土工膜间的摩擦系数，复核设计阶段摩擦系数的合理性，确保防渗层稳定。所述装置包括包括支撑板、千斤顶、垫层支撑框、千分表、量角器、挡板、垫层料、膜顶保护层。所述方法基于上述装置，所述垫层支撑框内设置垫层料，膜顶保护层设置在垫料层上方，垫层料和膜顶保护层之间设置待测的土工膜。将千斤顶缓慢平顺顶升，当千分表发生持续变化且变化值达到1mm时停止试验，读取量角器读数，即为本次自稳摩擦角量值。

技术领域

本发明涉及一种土石围堰垫层与土工膜界面摩擦系数快速测试装置及方法，主要适用于水电水利工程中土石围堰、土石坝、堤防及垃圾填埋场等类似工程。

背景技术

土工膜是以一种高分子聚合物为基本原料的防水阻隔型材料，由于其良好的防渗性能、施工便利性及经济性在我国得到大范围应用。尤其在我国水利水电工程土石围堰项目中得到普遍运用，近年来围堰高度及规模逐年加大，高土石围堰技术难度也随围堰规模增加而提升，某些采用土工膜防渗的围堰由于结构设计不合理导致土工膜破坏的案例屡次出现，其中土工膜与围堰垫层界面的摩擦系数决定了斜墙式围堰的上游坡度，是围堰设计的重要参数，关系到土工膜的整体受力及防渗体的抗滑稳定。以往，垫层料与土工膜界面的摩擦系数常在初步设计阶段在实验室采用直剪试验进行，后期实施过程中常因现场垫层料级配及土工膜材料发生变化而与初设阶段存在较大的差异。

发明内容

本发明旨在克服现有技术中的垫层料与土工膜界面的摩擦系数测试的技术方案存在的上述不足之处，提出一种土石围堰垫层界面摩擦系数快速测试装置及方法，旨在快速测试围堰垫层料与土工膜间的摩擦系数，复核设计阶段摩擦系数的合理性，确保防渗层稳定。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种土石围堰垫层与土工膜界面摩擦系数快速测试装置，包括包括支撑板、千斤顶、垫层支撑框、千分表、量角器、挡板、垫层料、膜顶保护层，所述垫层支撑框一端底部和支撑板设置铰链铰接，垫层支撑框的另一端和支撑板之间设置千斤顶；垫层支撑框的设置千斤顶一端顶面设置千分表，垫层支撑框和支撑板铰接的一端设置量角器；所述垫层支撑框内设置垫层料，膜顶保护层设置在垫料层上方，垫层料和膜顶保护层之间设置待测的土工膜。

作为优选，垫层支撑框和支撑板铰接的一端顶面设置挡板。

作为优选，所述土工膜是复合土工膜或光面土工膜。

作为优选，膜顶保护层采用喷混凝土或预制混凝土板或现浇混凝土板。

本发明同时提供一种土石围堰垫层与土工膜界面摩擦系数快速测试方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，测试装置的组合与安装：将支撑板、垫层支撑框通过铰链组合，组将装好的快速测试装置放置于水平、坚硬的地基上；

步骤2，垫层料铺装：依据按现场料源情况，将垫层料筛分、称重，确保垫层料级配满足设计要求，将垫层料分两层装入垫层支撑框内，人工细致振捣至设计干密度，顶部用刮板刮平；

步骤3，土工膜的安装：将待测试的土工膜裁剪为与垫层支撑框同等大小的矩形，将土工膜平整铺设在垫层料表面；

步骤4，膜顶保护层的设置：在土工膜上敷设模顶保护层，整体静置大于或等于30分钟，待土工膜与垫层料接触并压缩稳定；

步骤5，千分表的安装：千分表的表座固定在垫层支撑框上，将测试针头顶靠保护层侧面的上沿，调整千分表表的测杆轴线垂直于保护层侧面；

步骤6，千斤顶的安装：将千斤顶安装在支撑板上，千斤顶顶在垫层支撑框远离铰链一侧底面的中部，调节垫层支撑框和支撑板初始倾角为10～20°，并保证两侧受力均匀；