[发明专利]模拟水位升降条件下库盆土工膜缺陷渗漏稳定性试验方法

权利要求书

1.一种模拟水位升降条件下库盆土工膜缺陷渗漏试验方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、制备染色垫层料：将砂砾石按照设定级配制备形成垫层料，并将制备的垫层料等分为n组，每组均染成不同颜色；

步骤2、设定垫层室区域和填筑垫层料：设垫层室为内径为R的透明圆柱筒，则以垫层室轴线为中心，从内至外依次等距划分为n个垫层区域，并依次标记为垫层区域V₁～V_n；将步骤1制备的n组不同颜色的垫层料，分别填筑于垫层区域V₁～V_n中，并分层击实，将表面整平，形成垫层；各垫层区域中垫层料颜色分别表示为C₁～C_n，垫层料颗粒重量分别表示为

步骤3、放置缺陷土工膜：将带有缺陷的土工膜平铺在填筑完成的垫层表面，且与垫层紧密贴合，并使土工膜缺陷位于垫层室轴线上；

步骤4、安装压力水头系统：在缺陷土工膜上方安装压力水头系统，通过压力水头系统，向垫层施加设定水头的压力；

步骤5、开展土工膜缺陷渗漏试验，具体包括如下步骤：

步骤5-1、施加初始压力水头h₀：采用压力水头系统，向垫层室施加设定的初始压力水头h₀；

步骤5-2、监测初始渗漏量：采用设置在垫层室底部的流量监测器，按照设定间隔监测并记录垫层室的初始渗漏量；当初始渗漏量保持稳定不变化时，记为初始稳定渗漏量q₀；

步骤5-3、变水头试验：变水头包括单调变水头和循环变水头；

单调变水头：压力水头系统按照设定的水头变化速率v，改变压力水头，直至达到最终压力水头h₁；

循环变水头：压力水头系统按照设定的水头变化速率v₁，将压力水头变化至h₁，再以速率v₂变化至h₀，如此循环变化水头，直至循环次数达到设定值n_循；

试验过程中，压力水会通过土工膜的缺陷部位向垫层渗漏，并在与土工膜缺陷部位相对应的垫层表面形成冲刷坑；

步骤5-4、变水头渗漏量监测：在压力水头变化过程中，采用流量监测器监测并记录各时刻的渗漏量；设t时刻压力水头h(t)对应的渗漏量为q(t)，最终压力水头不再变化时得到最终稳定渗漏量为q₁，试验结束；

步骤6、垫层冲刷数据采集：垫层冲刷数据包括垫层冲刷坑数据、垫层径向运移数据和垫层冲刷颗粒稳定性数据，具体采集方法，包括如下步骤：

步骤6-1、采集垫层冲刷坑数据：卸下压力水头系统，取出缺陷土工膜，并对垫层表面的冲刷坑几何尺寸进行测量，得到冲刷坑几何尺寸数据；

步骤6-2、采集垫层径向运移数据：观察并测量每个垫层料C₁～C_n的空间位置分布情况，再结合每个垫层料C₁～C_n的初始填筑位置，得到垫层料C₁～C_n的最大径向运移距离l₁～l_n；步骤6-3、采集垫层冲刷颗粒稳定性数据：将每个垫层区域中的垫层料分别取出并烘干称重，得到第i个垫层区域中C_i颜色垫层料的颗粒重量Δ_i；其中，1≤i≤n；

步骤7、垫层渗透稳定性评价，具体包括如下步骤：

步骤7-1、设定垫层稳定性综合评价指标K：采用垫层稳定性综合评价指标K进行土工膜缺陷渗漏后的垫层渗透稳定性判断；其中，K值的计算公式为：

其中：

式中，δ₁为垫层冲刷坑冲刷程度指标，为步骤6-1中冲刷坑几何尺寸数据与土工膜缺陷大小特征数据比值；

δ₂为垫层颗粒径向运移指标；l_i为第i个垫层区域中垫层料颗粒的最大径向运移距离；

δ₃为垫层颗粒稳定率指标；为第i个垫层区域的垫层颗粒稳定率；

步骤7-2、垫层渗透稳定性评价：若K≤3，则判断垫层渗透稳定性好；若3＜K≤6，则判断垫层渗透稳定性较好；若K＞6，则判断垫层渗透稳定性差。