一种负压式膜下盲沟和土体气压分布现场测试方法技术

本发明专利技术提供了一种负压式膜下盲沟和土体气压分布现场测试方法，包括如下步骤：试验区建设，选定开阔平整试验场地，放线确定试验区边界线；试验区内开挖设置盲沟，盲沟内布设土工盲管，土工盲管周边回填碎石，盲沟和土体内测试点埋设气压探头；试验区表面铺设砂垫层，砂垫层表面铺设防渗土工膜；试验区外围沿边界线开挖边界沟，土工膜四周边沿封闭于边界沟内；安装抽气设备；气压分布测试，记录气体流量和各测试点气压，计算分析膜下盲沟和土体气压分布。本发明专利技术的测试方法可原位测定膜下盲沟和土体气压分布规律，较准确的定量评价盲沟的排气效果，有效指导膜下盲沟排气设计。有效指导膜下盲沟排气设计。有效指导膜下盲沟排气设计。

【技术实现步骤摘要】
一种负压式膜下盲沟和土体气压分布现场测试方法


[0001]本专利技术属于水利工程领域，具体涉及一种负压式膜下盲沟和土体气压分布现场测试方法。

技术介绍

[0002]平原水库是我国北方干旱平原地区常见的调控蓄水工程，多地处河流冲积平原或丘陵山前洪积地带，地层透水性大，易出现渗漏问题。土工膜以其优越的防渗性能，近年来在平原水库建设中得到了广泛的应用。调查显示，目前我国多个采用土工膜防渗的平原水库，出现了土工膜气胀浮托、胀破等现象。土工膜气胀破坏不仅加剧了库水渗漏，影响水库运行成本和效益，还可能造成坝后浸没引发环境问题，甚至危及水库安全。如山东省淄博市新城水库全库铺设土工膜约1.0km2，因气胀破坏导致严重渗漏。1998年建成使用的济南市玉清湖水库北店子沉砂池，其坝坡铺设了复合土工膜，该工程坝前10m范围内曾出现严重的连锁气爆现象，进而导致了坝后浸没事故。
[0003]平原水库土工膜发生气胀破坏的原因主要是土工膜下地层排气不畅、气体聚集导致了膜下气压上升。因此，在现代平原水库的设计中，往往会在土工膜防渗结构之下布置盲沟，以便于膜下气体排出、减小膜下气压，避免水库运行期土工膜气胀破坏。已建的山东德州大屯水库采用了膜下盲沟的设计方案，库盘、坝坡复合土工膜下的排水排气盲沟间距为75.0m，坝坡盲沟与库盘盲沟连接，沿坡向从坝脚通至坡顶防浪墙。从大屯水库截止目前的运行情况来看，水库未见气胀破坏现象；水库防渗效果良好，平均渗漏量较小，约为0.6万m3/d，没有发现水库围坝下游和截渗沟渗水出逸点，无坝后浸没现象。
[0004]可见，对于土工膜防渗的平原水库，在膜下设置排气盲沟是很有必要的。但盲沟的相关设计参数，如盲沟形式、尺寸、间距等，目前并没有一个统一的认识。由于盲沟和土体对于气体的流动会存在一定的阻力(即气阻现象)，不同设计的盲沟，其排气效果可能有较大差距，但目前并未见有关试验测试评价土工膜膜下排气系统的排气效果。因此有必要结合具体的工程进行专门的盲沟排气试验，定量测试膜下盲沟及土体的气压分布规律，以评价盲沟排气效果，在工程开始前为盲沟设计提供理论依据。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种负压式膜下盲沟和土体气压分布现场测试方法，通过该方法能够现场试验测试计算膜下盲沟和土体的气压及气压梯度，进而研究膜下盲沟和土体气压分布规律，以便于定量评价盲沟排气效果，为盲沟设计提供依据。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种负压式膜下盲沟和土体气压分布现场测试方法，包括如下步骤：
[0008]S1.试验区建设：选定开阔平整试验场地，放线确定试验区边界线；试验区内开挖设置盲沟，盲沟内布设土工盲管，土工盲管周边回填碎石，盲沟和土体内测试点埋设气压探
头；试验区表面铺设砂垫层，砂垫层表面铺设防渗土工膜；试验区外围沿边界线开挖边界沟，土工膜四周边沿封闭于边界沟内；
[0009]S2.安装抽气设备：抽气设备包括真空泵、气体流量计、抽气管道，抽气管道一端与土工盲管相连，另一端与气体流量计相连，气体流量计安装在真空泵抽气口；
[0010]S3.气压分布测试：启动抽气设备，形成负压环境，定时记录气体流量和各测试点气压，计算分析膜下盲沟和土体气压分布；气压梯度计算公式为
[0011]i
a
＝(u
a
‑
u
a0
)/L
[0012]式中，i
a
为膜下气压梯度，u
a
为测试点气压，u
a0
为基准点气压，L为气压路径长度。取盲沟气压测试点F1为基准点；计算气压路径长度时，对于土体气压测试点，取测试点与基准点的直线距离，对于盲沟测试点，取测试点与基准点沿盲沟的距离。
[0013]进一步的，所述盲沟为两条，相互垂直设置，盲沟截面为矩形。
[0014]进一步的，所述盲沟内沿铺设有一层土工布。
[0015]进一步的，所述盲沟端部采用混凝土封闭，减小盲沟端部开放对气压的影响。
[0016]进一步的，所述土工盲管截面为蜂窝煤状。
[0017]进一步的，所述土工盲管外包有一层土工布。
[0018]进一步的，所述砂垫层厚度为5～10cm，保护防渗土工膜免遭破坏。
[0019]进一步的，所述边界沟深度不浅于地下水位埋深。
[0020]进一步的，步骤S3中所述气压分布测试试验时间不少于4小时。
[0021]根据上述技术方案，测得膜下盲沟和土体各测试点气压，计算得出膜下气压梯度，即可绘制膜下气压和气压梯度的分布变化图，从而确定膜下盲沟和土体的气压变化规律。
[0022]本专利技术的有益效果在于：
[0023](1)本专利技术采用抽气形成负压环境，使得防渗土工膜不会因充气鼓胀而拉伸变形损伤，防渗土工膜可继续重复使用；负压环境下无需膜上覆土，如果试验过程中土工膜破损漏气，可及时发现。
[0024](2)本专利技术的测试方法可以原位测定膜下盲沟和土体气压分布规律，较准确的定量评价盲沟的排气效果，有效指导膜下盲沟排气设计。
附图说明
[0025]图1为实施例1的平面布置图。
[0026]图2为实施例1中的盲沟截面图。
[0027]图3为膜下盲沟气压测试点与基准点的渗气距离计算规则。
[0028]图4为膜下盲沟和土体气压随时间变化图。
[0029]图5为膜下盲沟和土体气压梯度随时间变化图。
[0030]附图标记：1
‑
土工盲管，2
‑
土工布，3
‑
碎石。
具体实施方式
[0031]以下将结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本专利技术所
保护的范围。
[0032]实施例1
[0033]一种负压式膜下盲沟和土体气压分布现场测试方法，包括如下步骤：
[0034]S1.试验区建设：宁夏某平原水库建设地块，选定开阔平整试验场地，为边长100m的正方形，地下水位埋深0.9～1.0m，放线确定试验区边界线；试验区内开挖设置两条相互垂直的盲沟，盲沟截面为30
×
30cm的矩形，纵向盲沟LFD位于中轴线上，横向盲沟TFD距最近的横向边线30m，如图1所示；盲沟内布设一条的土工盲管，截面为蜂窝煤状，外包一层200g/m2的土工布；盲沟内沿铺设有一层200g/m2的长丝土工布，土工盲管周边回填碎石，盲沟两端采用混凝土封闭；盲沟和土体内测试点埋设气压探头，埋深15cm，盲沟内有4个气压测试点F1～F4，F1位于纵向盲沟距横向盲沟35m处，F2～F4位于盲沟端部，土体内也有4个测试点S1～S4，距横向盲沟的距离都是35m，S1、S4距纵向盲沟的距离是35m，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负压式膜下盲沟和土体气压分布现场测试方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.试验区建设：选定开阔平整试验场地，放线确定试验区边界线；试验区内开挖设置盲沟，盲沟内布设土工盲管，土工盲管周边回填碎石，盲沟和土体内测试点埋设气压探头；试验区表面铺设砂垫层，砂垫层表面铺设防渗土工膜；试验区外围沿边界线开挖边界沟，土工膜四周边沿封闭于边界沟内；S2.安装抽气设备：抽气设备包括真空泵、气体流量计、抽气管道，抽气管道一端与土工盲管相连，另一端与气体流量计相连，气体流量计安装在真空泵抽气口；S3.气压分布测试：启动抽气设备，形成负压环境，定时记录气体流量和各测试点气压，计算分析膜下盲沟和土体气压分布；气压梯度计算公式为i
a
＝(u
a
‑
u
a0
)/L式中，i
a
为膜下气压梯度，u
a
为测试点气压，u
a0
为基准点气压，L为气压路径长度，取盲沟气压测试点F1为基准点；计算气压路径长度时，对于土体气压测试点，取测...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁国权，袁俊平，曹雪山，邱豪磊，胡有方，吴琦，沈正茂，廖志彬，白鹭，党仕全，
申请(专利权)人：银川中铁水务集团有限公司，
类型：发明
国别省市：