CN110243691B - 一种防渗复合土工膜的测试系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防渗复合土工膜的测试系统，包括容器、增压泵和真空泵，所述容器的内壁设置有土工膜，所述容器的底部贯穿有测量框，所述土工膜顶部的两侧均设置有应变计，所述测量框的内壁的两侧均通过电动转动座设置有隔板，所述测量框内壁的底部设置有气压传感器，所述增压泵位于所述容器左侧的顶部，所述真空泵位于所述测量框的左侧，涉及水利工程技术领域。该防渗复合土工膜的测试系统与方法，能够检测土工膜的最大抗压性能和最大形变量，以便于使用者在实际使用过程中，根据实际情况选择土工膜的层数和土工膜的厚度，且便于使用者在使用过程中，及时更换土工膜，保证工程的正常运行，并且结构简单，操作方便，检测成本低。

Description

一种防渗复合土工膜的测试系统与方法
技术领域
本发明涉及水利工程技术领域，具体为一种防渗复合土工膜的测试系统与方法。
背景技术
土工膜早期应用于渠道或垂直铺塑防渗工程，后来又发展到采用复合土工膜防渗，一般为一布一膜和两布一膜。复合土工膜与单独土工膜相比，一是土工布可对土工膜进行有效的保护层，使保护防渗层不受损坏；二是减少紫外线照射，增加抗老化性能；三是增加了土工膜的抗抗撕裂能力、耐磨性能优良。土工膜防渗做为一种成熟的技术，在水利工程中水库大坝、河道工程；近几年我国在平原水库、南水北调工程以及河渠工程中大量应用土工膜水平防渗技术，说明土工膜防渗技术的有效性和可靠性。
土工膜用于平原水库库盆防渗效果显著，而在岩溶区山区水库中应用土工膜全库盆水平防渗的实例较少，也有一些不成功的案例：如山东枣庄石榴园景区塘坝防渗工程，就是由于排水排气不当，且无监测措施，导致土工膜隆起破坏。
在岩溶区库盆防渗工程中，由于膜底岩石溶洞、裂隙和节理发育，地下空间具有连通性，土工膜承载受地下水位和其它外部条件影响较大。一是膜下基础、地基因溶洞、容坑等原因陷落造成土工膜部分悬空，膜体延伸后的抗拉、抗剪强度较低，易于造成撕裂；二是地下水位升高，造成膜下空气挤压、排气不畅导致土工膜部分隆起、损坏。目前，受试验设备和检测技术限制，还无法确定“土工膜在溶洞区下陷时，土工膜的受力和破坏情况”这个实际工程应用难题，更无法判别土工膜防渗的有效性。因此如发生上述情况，会加剧水库库底渗漏，造成水资源流失，影响水库工程的安全和正常运行。在土工膜应用过程中，研究确定“土工膜在溶洞区下陷时，土工膜的受力和破坏情况”是亟待解决的技术问题。
本发明针对上述问题，提出了一种防渗复合土工膜的测试系统与方法。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种防渗复合土工膜的测试系统与方法，解决了现有的土工膜检测设备，无法检测出土工膜的最大抗压性能和最大形变量的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种防渗复合土工膜的测试系统，包括容器、增压泵和真空泵，其特征在于：所述容器的内壁设置有土工膜，所述容器的底部贯穿有测量框，所述测量框的底部通过螺纹块螺纹连接连接框，所述连接框内壁底部的两侧均固定连接有限位板，所述土工膜顶部的两侧均设置有应变计，所述测量框的内壁的两侧均通过电动转动座设置有隔板，所述连接框内壁的底部设置有气压传感器，所述增压泵位于所述容器左侧的顶部，所述真空泵位于所述测量框的左侧，所述连接框的右侧的底部贯穿有恒压导气管。
优选的，所述增压泵的输出端连通有增压管，所述增压管的一端贯穿所述容器且延伸至所述容器的内部，所述增压管的表面设置有增压阀。
优选的，所述真空泵的输出端连通有导管，所述导管的一端贯穿测量框且延伸至测量框的内部，所述导管的表面设置有控制阀。
优选的，所述连接框的表面设置有透视窗，所述透视窗的表面设置有刻度线，所述测量框为PVC管。
优选的，所述增压泵和所述真空泵均通过外接电源线与外界电源连接，所述气压传感器的型号为OMC-506，所述应变计的型号为BF1K-3AA。
一种防渗复合土工膜的测试系统的使用方法，包括以下使用步骤：
第一步：无负压测量：将土工膜铺设在容器内部，并使得土工膜中心位置铺设在隔板正上方，增压阀开启，控制阀关闭，增压泵工作，向容器中注水，同时测量容器中水的深度，到达指定深度后，关闭增压泵；
第二步：通过电动转动座的控制开关，开启位于测量框内壁顶部两侧的电动转动座，使得隔板转动，从而土工膜失去隔板的支撑效果，并且在容器中水的压力作用下，使得土工膜发生形变，通过透视窗和刻度线观察土工膜的形变量，恒压导气管将测量框中的气体进行排出，防止测量框内部气压对实验结果的影响；
第三步：将上步试验完成的土工膜取出，更换新的土工膜，并且启动电动转动座将隔板复位，并且将新的土工膜铺设在容器内部，并使得土工膜中心位置铺设在隔板正上方，增压阀开启，控制阀关闭，增压泵工作，向容器中注水，同时测量容器中水的深度，注水深度高于步骤一的注水深度，到达指定深度后，关闭增压泵，然后重复步骤二开始测量新的土工膜的形变量和破损位置，从而得出容器中的水深和土工膜形变量及破损的关系；
第四步：有负压测量：关闭恒压导气管，开启控制阀，并且通过真空泵向测量框中注入空气，使得测量框中的气压升高，并且通过气压传感器对气压进行测量，到达指定气压后，重复第一步、第二歩和第三歩进行测量，即可得出有负压情况下，对土工膜形变和破损位置的影响；
第五步：更换连接框测量：更换不同的连接框，区别在于连接框内部的限位板之间的间距不同，然后将新的连接框通过螺纹块与测量框进行连接，然后依次重复第一步、第二歩、第三歩和第四步进行测量，既可以测出不同的溶洞直径对土工膜硬度指数的影响。
（三）有益效果
本发明具有以下有益效果：
该防渗复合土工膜的测试系统与方法，通过无负压测量：将土工膜铺设在容器内部，并使得土工膜中心位置铺设在隔板正上方，增压阀开启，控制阀关闭，增压泵工作，向容器中注水，同时测量容器中水的深度，到达指定深度后，关闭增压泵；通过电动转动座的控制开关，开启位于测量框内壁顶部两侧的电动转动座，使得隔板转动，从而土工膜失去隔板的支撑效果，并且在容器中水的压力作用下，使得土工膜发生形变，通过透视窗和刻度线观察土工膜的形变量，恒压导气管将测量框中的气体进行排出，防止测量框内部气压对实验结果的影响；将上步试验完成的土工膜取出，更换新的土工膜，并且启动电动转动座将隔板复位，并且将新的土工膜铺设在容器内部，并使得土工膜中心位置铺设在隔板正上方，增压阀开启，控制阀关闭，增压泵工作，向容器中注水，同时测量容器中水的深度，注水深度高于步骤一的注水深度，到达指定深度后，关闭增压泵，然后重复步骤二开始测量新的土工膜的形变量和破损位置，从而得出容器中的水深和土工膜形变量及破损的关系；有负压测量：关闭恒压导气管，开启控制阀，并且通过真空泵向测量框中注入空气，使得测量框中的气压升高，并且通过气压传感器对气压进行测量，到达指定气压后，重复第一步、第二歩和第三歩进行测量，即可得出有负压情况下，对土工膜形变和破损位置的影响，提高了检测的准确率，降低了误差，能够检测土工膜的最大抗压性能和最大形变量，以便于使用者在实际使用过程中，根据实际情况选择土工膜的层数和土工膜的厚度，且便于使用者在使用过程中，及时更换土工膜，保证工程的正常运行，并且结构简单，操作方便，检测成本低。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明测量框的表面的结构示意图；
图3为本发明连接框的另一种实施例的结构示意图。
图中，1-容器、2-土工膜、3-测量框、4-应变计、5-隔板、6-气压传感器、7-螺纹块、8-增压泵、9-增压管、10-增压阀、11-真空泵、12-导管、13-控制阀、14-透视窗、15-刻度线、16-电动转动座、17-恒压导气管、18-连接框、19-限位板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-2，本发明实施例提供一种技术方案：一种防渗复合土工膜的测试系统，包括容器1、增压泵8和真空泵11，所述容器1的内壁设置有土工膜2，土工膜2可以进行更换，所述容器1的底部贯穿有测量框3，所述测量框3的底部通过螺纹块7螺纹连接连接框18，所述连接框18内壁底部的两侧均固定连接有限位板19，所述土工膜2顶部的两侧均设置有应变计4，所述测量框3的内壁的两侧均通过电动转动座16设置有隔板5，电动转动座16可以控制隔板5转动打开，并且电动转动座16通过通过电源线与外接电源连接，所述连接框18内壁的底部设置有气压传感器6，所述增压泵8位于所述容器1左侧的顶部，所述真空泵11位于所述测量框3的左侧，所述连接框18的右侧的底部贯穿有恒压导气管17，恒压导气管17便于控制连接框18内部气压，连接框18可以更换不同大小，便于进行不同的测量。
所述增压泵8的输出端连通有增压管9，所述增压管9的一端贯穿所述容器1且延伸至所述容器1的内部，所述增压管9的表面设置有增压阀10。
所述真空泵11的输出端连通有导管12，所述导管12的一端贯穿测量框3且延伸至测量框3的内部，所述导管12的表面设置有控制阀13。
所述连接框18的表面设置有透视窗14，所述透视窗14的表面设置有刻度线15，所述测量框3为PVC管。
所述增压泵8和所述真空泵11均通过外接电源线与外界电源连接，所述气压传感器6的型号为OMC-506，所述应变计4的型号为BF1K-3AA。
一种防渗复合土工膜的测试系统的使用方法，包括以下使用步骤：
第一步：无负压测量：将土工膜2铺设在容器1内部，并使得土工膜2中心位置铺设在隔板5正上方，增压阀10开启，控制阀13关闭，增压泵8工作，向容器1中注水，同时测量容器1中水的深度，到达指定深度后，关闭增压泵8；
第二步：通过电动转动座16的控制开关，开启位于测量框3内壁顶部两侧的电动转动座16，使得隔板5转动，从而土工膜2失去隔板5的支撑效果，并且在容器1中水的压力作用下，使得土工膜2发生形变，通过透视窗14和刻度线15观察土工膜2的形变量，恒压导气管17将测量框3中的气体进行排出，防止测量框3内部气压对实验结果的影响；
第三步：将上步试验完成的土工膜2取出，更换新的土工膜2，并且启动电动转动座16将隔板5复位，并且将新的土工膜2铺设在容器1内部，并使得土工膜2中心位置铺设在隔板5正上方，增压阀10开启，控制阀13关闭，增压泵8工作，向容器1中注水，同时测量容器1中水的深度，注水深度高于步骤一的注水深度，到达指定深度后，关闭增压泵8，然后重复步骤二开始测量新的土工膜2的形变量和破损位置，从而得出容器1中的水深和土工膜2形变量及破损的关系；
第四步：有负压测量：关闭恒压导气管17，开启控制阀13，并且通过真空泵11向测量框3中注入空气，使得测量框3中的气压升高，并且通过气压传感器6对气压进行测量，到达指定气压后，重复第一步、第二歩和第三歩进行测量，即可得出有负压情况下，对土工膜2形变和破损位置的影响；
第五步：更换连接框18测量：更换不同的连接框18，区别在于连接框18内部的限位板19之间的间距不同，然后将新的连接框18通过螺纹块7与测量框3进行连接，然后依次重复第一步、第二歩、第三歩和第四步进行测量，既可以测出不同的溶洞直径对土工膜2硬度指数的影响。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种防渗复合土工膜的测试系统，包括容器（1）、增压泵（8）和真空泵（11），其特征在于：所述容器（1）的内壁设置有土工膜（2），所述容器（1）的底部贯穿有测量框（3），所述测量框（3）的底部通过螺纹块（7）螺纹连接连接框（18），所述连接框（18）内壁底部的两侧均固定连接有限位板（19），所述土工膜（2）顶部的两侧均设置有应变计（4），所述测量框（3）的内壁的两侧均通过电动转动座（16）设置有隔板（5），所述连接框（18）内壁的底部设置有气压传感器（6），所述增压泵（8）位于所述容器（1）左侧的顶部，所述真空泵（11）位于所述测量框（3）的左侧，所述连接框（18）的右侧的底部贯穿有恒压导气管（17），所述增压泵（8）的输出端连通有增压管（9），所述增压管（9）的一端贯穿所述容器（1）且延伸至所述容器（1）的内部，所述增压管（9）的表面设置有增压阀（10），所述真空泵（11）的输出端连通有导管（12），所述导管（12）的一端贯穿测量框（3）且延伸至测量框（3）的内部，所述导管（12）的表面设置有控制阀（13）。
2.根据权利要求1所述的一种防渗复合土工膜的测试系统，其特征在于：所述连接框（18）的表面设置有透视窗（14），所述透视窗（14）的表面设置有刻度线（15），所述测量框（3）为PVC管。
3.根据权利要求1所述的一种防渗复合土工膜的测试系统，其特征在于：所述增压泵（8）和所述真空泵（11）均通过外接电源线与外界电源连接，所述气压传感器（6）的型号为OMC-506，所述应变计（4）的型号为BF1K-3AA。
4.一种防渗复合土工膜的测试系统的使用方法，其特征在于：包括以下使用步骤：
第一步：无负压测量：将土工膜（2）铺设在容器（1）内部，并使得土工膜（2）中心位置铺设在隔板（5）正上方，增压阀（10）开启，控制阀（13）关闭，增压泵（8）工作，向容器（1）中注水，同时测量容器（1）中水的深度，到达指定深度后，关闭增压泵（8）；
第二步：通过电动转动座（16）的控制开关，开启位于测量框（3）内壁顶部两侧的电动转动座（16），使得隔板（5）转动，从而土工膜（2）失去隔板（5）的支撑效果，并且在容器（1）中水的压力作用下，使得土工膜（2）发生形变，通过透视窗（14）和刻度线（15）观察土工膜（2）的形变量，恒压导气管（17）将测量框（3）中的气体进行排出，防止测量框（3）内部气压对实验结果的影响；
第三步：将上步试验完成的土工膜（2）取出，更换新的土工膜（2），并且启动电动转动座（16）将隔板（5）复位，并且将新的土工膜（2）铺设在容器（1）内部，并使得土工膜（2）中心位置铺设在隔板（5）正上方，增压阀（10）开启，控制阀（13）关闭，增压泵（8）工作，向容器（1）中注水，同时测量容器（1）中水的深度，注水深度高于步骤一的注水深度，到达指定深度后，关闭增压泵（8），然后重复步骤二开始测量新的土工膜（2）的形变量和破损位置，从而得出容器（1）中的水深和土工膜（2）形变量及破损的关系；
第四步：有负压测量：关闭恒压导气管（17），开启控制阀（13），并且通过真空泵（11）向测量框（3）中注入空气，使得测量框（3）中的气压升高，并且通过气压传感器（6）对气压进行测量，到达指定气压后，重复第一步、第二歩和第三歩进行测量，即可得出有负压情况下，对土工膜（2）形变和破损位置的影响；
第五步：更换连接框（18）测量：更换不同的连接框（18），区别在于连接框（18）内部的限位板（19）之间的间距不同，然后将新的连接框（18）通过螺纹块（7）与测量框（3）进行连接，然后依次重复第一步、第二歩、第三歩和第四步进行测量，既可以测出不同的溶洞直径对土工膜（2）硬度指数的影响。
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