[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

说明书

本发明公开了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，包括压力水头系统、土工膜缺陷渗漏试验系统和量测系统。本发明通过施加变水头试验条件，模拟实际抽水蓄能电站库盆工程中水位上升、下降和循环升降下土工膜缺陷渗漏过程，通过试验前后染色垫层料颗粒的位置变化，得到垫层颗粒径向运移距离和颗粒稳定率，结合垫层冲刷坑尺寸特征，设定指标评价土工膜缺陷渗漏后的垫层渗透稳定性，并建立渗漏量与水头和土工膜缺陷特征的关系，定量评价水头变化下土工膜缺陷渗漏稳定性，为库盆工程中土工膜防渗设计提供理论依据，尤其是防渗要求高和水位变化大的抽水蓄能电站库盆工程。

技术领域

本发明涉及土工膜防渗领域，特别是一种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。

背景技术

土工膜是由高分子聚合物通过吹塑、压延或涂刷方法制成的新兴防渗材料，具有防水性能优越、适应变形能力强、造价优势明显等特点，已广泛应用于水库、蓄水池和土石堤坝等防渗工程。尤其近年来，我国抽水蓄能电站的快速兴建，很多电站上水库采用全库盆土工膜防渗。

由于制造工艺和施工条件等原因，实际库盆防渗工程中土工膜不可避免地遭到不同程度的顶破、刺破、焊缝拉裂等破坏，易产生类似圆孔状、多边形和弧形等形状各异的缺陷。在水压作用下，土工膜缺陷部位的集中渗漏会冲刷下部垫层，形成冲刷坑，产生垫层颗粒运移，导致垫层颗粒流失，使土工膜失去支撑，加速土工膜缺陷扩张演化，进一步加大缺陷渗漏量，易造成渗漏量不满足库盆防渗要求，且直接影响垫层料的渗透稳定性，尤其是水位变动引起水压发生变化时，垫层料不易稳定，可能引发渗透破坏，危及工程安全。

现有土工膜缺陷渗漏试验装置主要研究定水头下缺陷渗漏量，无法模拟全库盆土工膜防渗的抽水蓄能电站水库运行特点，如水库水位上升、下降和库水蓄放循环等水位变化情况；此外，也无法考虑土工膜缺陷渗漏对膜下垫层渗透稳定性的影响，缺乏对土工膜缺陷渗漏后膜下垫层冲刷坑特征和颗粒运移规律的定量研究。

因此，有必要设计一种模拟水位升降条件下库盆防渗土工膜缺陷渗漏稳定性试验装置及试验方法，通过施加变水头试验条件，模拟实际抽水蓄能电站库盆工程中水位上升、下降和循环升降下土工膜缺陷渗漏过程，通过试验前后染色垫层料颗粒的位置变化，得到垫层颗粒径向运移距离和颗粒稳定率，结合垫层冲刷坑尺寸特征，设定指标评价土工膜缺陷渗漏后的垫层渗透稳定性，并建立渗漏量与水头和土工膜缺陷特征的关系，定量评价水头变化下土工膜缺陷渗漏稳定性，为库盆工程中土工膜防渗设计提供理论依据，尤其是防渗要求高和水位变化大的抽水蓄能电站库盆工程。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种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，该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通过施加变水头试验条件，模拟实际抽水蓄能电站库盆工程中水位上升、下降和循环升降下土工膜缺陷渗漏过程，通过试验前后染色垫层料颗粒的位置变化，得到垫层颗粒径向运移距离和颗粒稳定率，结合垫层冲刷坑尺寸特征，设定指标评价土工膜缺陷渗漏后的垫层渗透稳定性，并建立渗漏量与水头和土工膜缺陷特征的关系，定量评价水头变化下土工膜缺陷渗漏稳定性，为库盆工程中土工膜防渗设计提供理论依据，尤其是防渗要求高和水位变化大的抽水蓄能电站库盆工程。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种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，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。