复合土工膜重要应用于防渗工程中。它的渗透系数和耐静水压是土工膜水力性能的重要指标,因此在质量检测中是国家标准要求的必测项目。在工程应用中,复合土工膜在肯定水压下不能破裂,还要保证最小的渗透率,防止水的流失。为了在施工前就能确定某一种土工膜是否吻合工程必要,复合土工膜必须在实验室中对所使用的土工膜进行测定。其测试装配要求较高,测试过程复杂,国家标准要求每组试样不得少于五块。2001年作者等人承担了河南省科技攻关项目“土工膜水力性能测试仪的研制”,实现了单台手动/主动测试功能。但因为选取试样多,测试时间长,每块试样必要数小时才能完成,每组实验必要两天,因此在原测试仪的基础上,采用RS-485总线通信体例,实现了对多台测试装配(五台)进行控制,大大缩短了测试时间,进步了测量精度,并由上位机实现了测试参数的制表打印、曲线绘制等功能,知足了现实要求。 1 测试原理土工膜在肯定水力压差作用下将产生细小渗流。在规定水力压差(一样平常为100kPa)下,测定肯定时间内通过试样的渗变量,然后即可根据试样厚度计算出渗透系数及透水率。渗透系数和透水率可按(1)式、(2)式分别计算。 K=v·T/(t·A·Δp) ψ=v/(t·A·Δp) 式中,K为渗透系数;ψ为透水率,单位为m2/s;v为时间t内的渗流量,单位为cm3;T为试样厚度(实验压力Δp下),单位为cm;t为测准时间,单位为s;A为有用流流面积,单位为cm2;Δp为试样两侧的水力压差,单位为cm。 在测试装配的高压仓中注满水,放上经过充分浸泡湿润的土工膜试样,并行使网络使试样保持肯定外形,连接低压仓,注入肯定量的水。在高压仓中有一个和加压气源雷同的气囊,通过调节气源的压力,使气囊膨胀,在高压仓产生压力,使试样两侧建立起肯定的压差。试样测试直径为φ=16cm,有用测试面积为201cm2,压力在0~1.6MPa之间延续可调。复合土工膜上述加压装配在试样两侧建立肯定的压差,通过高压仓上安装的压力传感器检测出压力旌旗灯号送入下位机。在肯定压差情况下,用标准的细计量管及光栅位移传感器测量出时间t内的渗流量V,求出渗透系数。通过改变压差来测定不同水力压差条件下的渗透体系。在土工膜两侧的压差达到肯定值后,土工膜就会破裂。耐水静压的测定是通过逐级增长试样两侧的水力压差并保持肯定时间实现的,当渗透急速增长时,注解试样受到破坏,通过下位机采助记歌到这时的压差值,那么前一级压差值就是试样的耐水静压值。假如只需判定试样是否能达到某一规定耐静水压值,则可直接加压到此压差值,并保持两小时。假如土工膜没发生破裂,就判定试样符号此耐静水压值的要求。根据国标GB/T17642-1998规定,有用渗流面积A≥200cm2。v把高低压仓的口径及网络的有用渗流面积设计为A=201cm2,吻合国标GB/T17642-1998的要求。 2 体系组成该体系由三部分组成:测试装配、下位机、上位机。 2.1 测试装配测试装配包括:高压仓、低压仓、气囊、气源、进气孔、注水口、网络、加压装配、水量、压力检测等。其功能重要是放置土工膜试样、调节压力、建立压差、输出压差旌旗灯号、检测渗透水量及水量突变等。根据国标GB/T17642-1998的要求,渗透水量测定范围为0~3.7ml,精度为1/1000;压差值测试面积为201cm2,压差在0~1.6MPa之间延续可调;压力传感器工作电压为6V,量程为0~1.6MPa,精度为1/1000。 2.2 下位机以单片计算机89C52为核心,并配置由10位A/D转换器MC14433、功能按键、MAX487组成的RS-485接口等,实现对测试体系状况的设定,对压力、水量、时间的测定和与上位机进行数据通信。复合土工膜按键用来进行体系状况设定以及启、停等功能控制,压力传感器用来检测压力,电动调压阀用来控制加压装配以使压力保持恒定,位移传感器用来检测渗水量。其中,复合土工膜 电动调压阀的控制采用光电耦合器,以进步体系的抗干扰性能。