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制造方法及图纸

本发明专利技术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。

A Rapid Testing Device and Method for Interface Friction Coefficient between Cushion and Geomembrane of Earth-Rock Cofferdam

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术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。本专利技术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；步骤7，千斤顶的顶升：将千斤顶缓慢平顺顶升，保证顶升速率小于或等于1°/min，同步观测千分表，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；步骤8，多组试验及平均值求取：对每种垫层料及土工膜进行不少于5组的同种试验，采用小值平均值作为最终试验结果。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。作为优选，所述步骤2进一步包括步骤21，在垫层料铺装前在支撑框内铺设不透水薄膜；步骤22，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，在垫层料装填过程中加水饱和，人工细致振捣至设计干密度，顶部用刮板刮平。本专利技术的有益效果是：本专利技术为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，用于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中垫层料与土工膜界面摩擦系数的快速测定，可直接测定实际施工所采用的实际垫层料及土工膜材料的摩擦系数，复核初步设计成果，保证土工膜防渗结构安全可靠。附图说明图1为本专利技术实施例一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的结构示意图。图中：支撑板1、千斤顶2、垫层支撑框3、千分表4、铰链5、量角器6、挡板7、垫层料8、土工膜9、膜顶保护层10。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术做进一步描述。实施例一如图1所示，本专利技术实施例提供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1、千斤顶2、垫层支撑框3、千分表4、量角器6、挡板7、垫层料8、膜顶保护层10，所述垫层支撑框3一端底部和支撑板1设置铰链5铰接，垫层支撑框3的另一端和支撑板1之间设置千斤顶2；垫层支撑框3的设置千斤顶2一端顶面设置千分表4，垫层支撑框3和支撑板1铰接的一端设置量角器6；所述垫层支撑框3内设置垫层料8，膜顶保护层10设置在垫料层上方，垫层料8和膜顶保护层10之间设置待测的土工膜9。所述支撑垫板采用角钢及1.5cm厚预制混凝土板组成，由角钢焊接成2.2m*1.2m*2cm规格的矩形框，将尺寸略小的预制混凝土板铺装放入矩形框，为千斤顶2提供平整、坚固基面。垫层支撑框3采用角钢焊接成2.0m*1.0m*7cm规格的矩形框。另在矩形框长、短边中部各采用1根扁钢40mm*6mm(宽度*厚度)进行加固，将尺寸略小的2cm厚木板放入矩形框，为垫层料8提供平整、坚固的底面封闭基面。垫层支撑框3和支撑板1铰接的一端顶面设置挡板7。所述土工膜9是复合土工膜9或光面土工膜9。膜顶保护层10采用喷混凝土或预制混凝土板或现浇混凝土板，形状为矩形立方体。实施例二本专利技术实施例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1、垫层支撑框3通过铰链5组合，组将装好的快速测试装置放置与水平、坚硬的地基上。步骤2，垫层料8铺装：依据按现场料源情况，将垫层料8筛分、称重，确保垫层料8级配满足设计要求，将垫层料8分两层装入垫层支撑框3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9的安装：将待测试的土工膜9裁剪为与垫层支撑框3同等大小的矩形，将土工膜9平整铺设在垫层料8表面。步骤4，膜顶保护层10的设置：在土工膜9上敷设模顶保护层，整体静置大于或等于30分钟，待土工膜9与垫层料8接触并压缩稳定。具体的，所述膜顶保护层10采用喷混凝土或预制混凝土板或现浇混凝土板，形状为矩形立方体。若需采用喷混凝土或现浇混凝土时则需在其他地方先将土工膜9与保护层喷射或浇筑完成后预制为一体后吊装至垫层支撑框3上。步骤5，千分表4的安装：千分表4的表座固定在垫层支撑框3上，将测试针头顶靠保护层侧面的上沿，调整千分表4表的测杆轴线垂直于保护层侧面。步骤6，千斤顶2的安装：将千斤顶2安装在支撑板1上，千斤顶2顶在垫层支撑框3远离铰链5一侧底面的中部，调节垫层支撑框3和支撑板1初始倾角为10～20°，并保证两侧受力均匀。步骤7，千斤顶2的顶升：将千斤顶2缓慢平顺顶升，保证顶升速率小于或等于1°/min，同步观测千分表4，当千分表4发生持续变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土石围堰垫层与土工膜界面摩擦系数快速测试装置，其特征是，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。

【技术特征摘要】
1.一种土石围堰垫层与土工膜界面摩擦系数快速测试装置，其特征是，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。2.根据权利要求1所述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，其特征是，垫层支撑框和支撑板铰接的一端顶面设置挡板。3.根据权利要求1所述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，其特征是，所述土工膜是复合土工膜或光面土工膜。4.根据权利要求1所述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，其特征是，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。5.一种土石围堰垫层与土工膜界面摩擦系数快速测试方法，其特征是，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永明，任金明，范华春，胡小禹，邬志，邓渊，邱亚锋，徐建荣，梁现培，郭晨，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33