基于热脉冲法的水电站坝体渗流检测试验及模拟研究
2021-07-29秦伟
水电站机电技术 2021年7期
秦 伟
(洛阳水利工程局有限公司,河南 洛阳 471000)
0 引言
土石坝是一种常见的大型水工建筑物,我国建造土石坝的历史悠久,全国各地都建造有各种高度的土石坝,很多建成土石坝的设计、施工及维护都不到位,坝体渗漏的问题也比较普遍。大量资料显示,由于坝体渗流引发大坝溃坝失事的案例占到了土石坝总失事案例的三分之一以上,所以能够运用工程检测手段来监测土石坝渗流情况是保证大坝安全运行的关键[1,2]。
常规的坝体渗流检测的方法有电场法、流场法、温度法和高密度电法等[3],本文采用热脉冲法来直接测定土壤介质的热学特征,通过推演土壤内的水分迁移来确定坝体含水率,进而了解其渗流情况[4,5]。
1 渗流量的测定方法
在测定土石坝的渗流情况时,需要先向坝体预埋热脉冲探针,测得上、下游坝面热电偶温度增量,再与原热电偶温度做线性插值,得到增温率(温度增量与原温度的比值),进一步得出上、下游坝面增温率之比,即:

式中,TD、TU分别表示下、上游坝面的增温率;X0表示当上、下游坝面热脉冲探针为等间距布置时的探针间距;V为热脉冲发射速度;α为土石坝热扩散系数。实际安装时,无法等间距布置热脉冲探针,因此以下游、上游探针间距平均值XD、XU来代替,可以推导得到下式:

式中,J为渗流量;λ为材料热导率;CW为材料容积热容量。求得坝体对应位置的渗流量J,就能检测土石坝内部含水率的变化,从而检测坝体渗流情况。
