一种堤坝防渗墙无损检测装置及其检测方法

1.本发明涉及堤坝防渗体检测技术领域，特指一种堤坝防渗墙无损检测装置及其检测方法，其适用于采用防渗墙进行防渗且防渗墙底部深入到相对不透水层中形成封闭的防渗体系的堤坝防渗墙质量检测。


背景技术：

2.防渗墙是一种修建在松散透水层或土石坝(堰)中起防渗作用的地连续墙。防渗墙具有结构可靠、防渗效果好、适应各类地层条件、施工简便以及造价低等优点，尤其是在处理坝基渗漏、坝后“流土”、“管涌”等渗透变形隐患问题上效果良好，在国内外得到了广泛的应用。
3.堤坝防渗墙施工时，由于各种原因会导致防渗墙出现裂缝、架空、蜂窝、接缝不牢、局部充泥等防渗隐患。迅速探测防渗墙隐患位置，对于应急除险和除险加固具有重要的工程价值。常用的堤坝防渗墙隐患探测方法包括有损探测和无损探测，其中，有损探测方法主要为探坑法、钻芯法；无损探测方法主要为地质雷达法、高密度电阻率法、充电法、自然电位法等物探方法。
4.由于防渗墙本身作为堤坝的主要防渗体，采用有损探测会对防渗墙造成不可逆的伤害，这样会影响堤坝防渗安全；其它的无损探测方法虽然已逐步推广应用，并取得了较好的应用效果，但它们往往会受到空间环境的限制而无法在野外环境中应用，如地质雷达法受电磁波衰减严重的限制，有效探测深度有限；高密度电阻率法受接地条件的影响较大，同时其探测深度受制于测线的长度；充电法只能探测出隐患部位的平面位置，深度信息较少；自然电位法易受测区内游散电流的干扰等等。
5.另外，以上探测方法所采用的设备使用成本较高、需要额外提供交流电源，且需要较高的专业技术才可操作，对于一些数量庞大、测区现场条件简陋的中小型堤坝，当其需要进行防渗墙隐患探测时，以上探测方法往往难以满足需求。
6.有鉴于此，本发明人提出以下技术方案。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种堤坝防渗墙无损检测装置及其检测方法。
8.为了解决上述技术问题，本发明采用了下述第一种技术方案：该堤坝防渗墙无损检测装置包括恒定流注水装置、恒温控制装置、测管、液位自动监测装置、留痕纸带、测温装置，所述恒定流注水装置设置在测管上方，且恒定流注水装置的出水口伸入测管内；所述恒温控制装置的发热板设置在恒定流注水装置的储水桶内；所述液位自动监测装置中的浮球置于测管内，所述留痕纸带置于液位自动监测装置的标记笔正后方，浮球在发生浮动时带动浮杆上的标记笔在留痕纸带上留下位移标记点；所述测温装置的温度传感器置于测管内。
9.进一步而言，上述技术方案中，所述恒定流注水装置包括有储水桶、注水口、进气管、截断阀、出水管、带流量计的流量控制阀、电源固定支架、线孔、第一支架；所述进气管的管口高于出水管的管顶，使储水桶在恒定水头下向测管内注水；所述注水口位于储水桶顶部；所述进气管位于储水桶侧壁近桶底位置，进气管采用截断阀控制；所述出水管深入储水桶内，且出水管的管顶高于桶底，出水管管底深入测管内；所述流量控制阀位于出水管上，用于控制流入测管内的流量；所述电源固定支架位于储水桶侧壁上，用于固定恒温控制装置的第一直流电源；所述线孔位于储水桶顶部靠近侧壁位置，电导线穿出线孔并与线孔密封装配以防止空气流入；所述第一支架位于储水桶底部，用于支撑恒定流注水装置。
10.进一步而言，上述技术方案中，所述恒温控制装置包括发热板、温控开关、第一直流电源、电导线、太阳能光伏板、储电装置、第二支架；所述发热板、温控开关、第一直流电源、储电装置通过电导线串联；所述发热板采用24v恒温ptc铝壳陶瓷加热板，其置于储水桶的水体中；所述温控开关用于控制水温保持某一恒定水温；所述第一直流电源为恒温控制装置提供电源，当第一直流电源电量不足时，采用太阳能光伏板及储电装置作为备用电源进行供电。
11.进一步而言，上述技术方案中，所述测管的数量为三根，其分别设置在邻近防渗墙左侧、邻近防渗墙右侧、坝顶下游侧，其中，测管深度不小于防渗墙高度；所述测管由盲管、土工布、防淤底塞组成；所述土工布包套在盲管外，并通过分段缠绕透明胶带固定；所述防淤底塞由土工织物组成，其塞入盲管底端，并扎紧。
12.进一步而言，上述技术方案中，所述液位自动监测装置包括浮杆、定位支架、浮球、固定套、微型电动推杆、标记笔、第三直流电源；所述浮杆与浮球连接为一体，浮球浮于测管内液面以上；所述标记笔由笔套、笔芯组成，笔套下部可套于微型电动推杆前端，笔芯插入笔套上部中心处，用于在留痕纸带上留下标记点，并可自由拔出替换；所述浮球为采用低密度、高强度浮力材料制成的球体；浮杆采用轻质、高强度且刚度大的碳纤维管；浮杆上部刻有螺纹构成螺杆，下部为光滑表面；所述定位支架置于测管管口附近，定位支架由底圈、两根l型连接件、定位套筒焊接而成，底圈套于测管管口上，采用螺栓固定防止定位支架松动，两根l型连接杆垂直焊接在底圈直径两个端点处，两根l型连接杆另一端点与定位套筒外壁焊接，定位套筒为空心圆筒铁构件；所述固定套一端为圆形螺母，用于将固定套固定在浮杆不同高度处，固定套另一端为矩形套筒，用于固定微型电动推杆，矩形套筒上部未闭合，采用螺栓固定防止微型电动推杆松动；所述微型电动推杆为采用第三直流电源供电的直线往复伸缩杆；所述第三直流电源为微型电动推杆供电，当第三直流电源电量不足时，采用太阳能光伏板及储电装置作为备用电源进行供电。
13.进一步而言，上述技术方案中，所述留痕纸带由第一混凝土底座、第二混凝土底座、第一中心轴、纸带、第二中心轴、第二直流电源、螺纹套筒、电机组成；所述第一混凝土底座中心处内嵌圆形截面的螺纹槽；第二混凝土底座中心处固定安装所述的电机，所述第一中心轴由第一实心铁杆、第一空心轴筒构成，第一实心铁杆外刻螺纹，第一实心铁杆底部可旋紧套入并固定在第一混凝土底座中心处的螺纹槽中，第一空心轴筒由第一空心铁杆与第一铁制圆盘焊接制成，纸带一端缠绕第一空心铁杆外围后，第一空心铁杆套入第一实心铁杆，所述第二中心轴由第二实心铁杆、第二铁制圆盘焊接而成，纸带另一端直接缠绕在第二实心铁杆上。
14.进一步而言，上述技术方案中，所述第一铁制圆盘用于限定纸带绕第一实心铁杆转动，在第一空心轴筒上下端分别套入一个螺母并安装在第一实心铁杆上，用于控制第一中心轴上与第二中心轴上的纸带在同一高度上，第二实心铁杆下部刻有螺纹；所述电机为采用直流电源供电的双轴电机，电机的上轴带有螺纹，该上轴与第二中心轴的第二实心铁杆下部通过螺纹套筒连接；且第二混凝土底座中心处预留一个贯穿的孔洞，电机的下轴置于孔洞中并可自由转动。
15.进一步而言，上述技术方案中，所述测温装置由多通道温度仪、多个与多通道温度仪电性连接的温度传感器和铅锤组成；所述温度传感器均匀分布在尼龙绳上，尼龙绳尾段连接铅锤，使温度传感器均匀分布在测管内不同深度处，尼龙绳靠近测管内壁放置以防止测管内的尼龙绳与浮杆及浮球发生缠绕。
16.为了解决上述技术问题，本发明采用了下述第二种技术方案：该应用堤坝防渗墙无损检装置的测方法包括以下步骤：
17.s001：当河/库水位保持稳定时，在堤坝邻近防渗墙左侧、邻近防渗墙右侧、坝顶下游侧分别钻孔安装测管，测管深度不小于河/库水位；将钻孔获取的原状土样进行室内渗透试验获取防渗墙后坝体土的渗透系数；用钢尺水位计测量三根测管内的水位直至其水位值保持稳定，取水位达到稳定后的最后三次测量值的平均值为测管的水位值，将三根测管内的水位值从堤坝上游到下游分别命名为h1、h2、h3；
18.根据渗流理论，不透水地基上均质或非均质土坝的杜布依浸润线方程求得坝体单宽渗流量为：则相邻两根测管间的坝体土渗透系数为：
19.其中，k
1-2
为渗透系数，q为坝体单宽渗流量，h1、h2相邻两根测管的水头，l
1-2
相邻两根测管间的水平距离；首先，根据已通过室内渗透试验获取的坝体土渗透系数k
2-3
、防渗墙后两根测管水头h2、h3及测管3间的水平间距l
2-3
代入公式(1)计算获得坝体单宽渗流量q；
20.再将计算获得的坝体单宽渗流量q、防渗墙前后两根测管3水头h1、h2及测管3间的水平间距l
1-2
代入公式(2)计算获得防渗墙的渗透系数k
1-2
；
21.s002：安装恒定流注水装置，关闭流量控制阀，通过注水口向储水桶内注入一定水量，之后用橡皮塞塞紧密封注水口；
22.对于直线隔水边界附近的完整井，对于无压井其涌水量公式为：
[0023][0024]
式中，q为无压井涌水量或渗水量，k为堤坝土渗透系数，h为库水位到不透水层的距离，h为井内水位，r为无压井影响半径(式中可取库水位与坝体横断面相交的点到测管的垂直距离)，a为无压井中心到隔水边界的垂直距离(式中可取测管中心到防渗墙的垂直距离)，r0为无压井半径；
[0025]
将各项参数输入上述公式中，即可获得测管内保持某一固定水位所需的注水流量q；考虑到理论公式计算可能产生的偏差，可现将流量控制阀调至理论计算的q值，然后不断
微调流量控制阀并测量测管内水位，直至水位达到所需的固定水位值，且测管渗出水量与注入水量达到平衡时，调试结束；通过此方法可近似模拟获得不同库水位工况下的渗流情况；
[0026]
通过以上步骤，打开并调节流量控制阀，控制防渗墙左侧的测管在不同固定水位；
[0027]
s003：安装液位自动监测装置，将带有浮球的浮杆放入测管内，使其浮于水面以上，将定位支架穿过浮杆套入到测管管口附近并固定，将标记笔套入微型电动推杆前端，再将微型电动推杆套入固定套中并利用螺栓将其固定，将固定套一端的螺母旋入浮杆上。
[0028]
s004：安装留痕纸带；将第一混凝土底座、第二混凝土底座并排放于液位自动监测装置后侧的坝顶地面上，将第二中心轴的第二实心铁杆与第二混凝土底座中心处的电机的上轴通过螺纹套筒连接固定；将带第一中心轴的第一实心铁杆旋入第一混凝土底座中心处，并旋入一个螺母至第一实心铁杆下部，将第一中心轴的第一空心轴筒套入第一实心铁杆，之后在第一实心铁杆上部旋入一个螺母，同时调节上、下两个螺母以使第一空心轴筒限位于一个相对固定的位置，保障第一中心轴、第二中心轴上缠绕的纸带处于同一高度上，但注意应给第一空心轴筒预留一定的活动空间，防止第一空心套筒被卡死；在第一中心轴的第一空心轴筒上缠绕一定长度的纸带，纸带的末端固定在第二中心轴的第二实心铁杆上；
[0029]
s005：同时打开液位自动监测装置和留痕纸带的电源开关；当防渗墙右侧的测管内水位上升时，测管内浮球带动液位自动监测装置中的标记笔在留痕纸带上留下标记点，即可获得防渗墙后的测管的水位—时间变化曲线，迅速判断出防渗墙存有防渗隐患的位置。
[0030]
s006：安装恒温控制装置，完成以上步骤后，关闭流量控制阀，通过注水口补充储水桶中的水量；打开恒温控制装置的电源开关，当储水桶内的水温加热至温控开关的控制温度时，将测温装置的温度传感器随带铅锤的尼龙绳放入防渗墙两侧的测管内；再打开流量控制阀，同时打开防渗墙左侧的测温装置中的多通道温度仪的开关，当防渗墙左侧的测管内的各温度传感器所测水温差值不大于5℃时，打开防渗墙右侧的测温装置中的多通道温度仪的开关，开始监测测管内水温变化；当防渗墙右侧的测管内某温度传感器测量的水温高于其它传感器测量温度10℃以上时，认为该处防渗墙存在明显防渗隐患，并根据该处温度传感器所在的位置推算出防渗墙存有防渗隐患的位置，并与测管水位—时间变化曲线分析获得的防渗隐患位置进行相互验证。
[0031]
进一步而言，上述技术方案中，于步骤s005中，工作原理为：当防渗墙无防渗隐患时，模拟的固定河/库的水位大于实际库水位工况下，防渗墙后的测管水位在水头压力作用下会逐渐上升，当渗流场达到稳定时，防渗墙后的测管水位会保持不变；若防渗墙存有防渗隐患时，由于该处的渗透系数突然增大，防渗墙后的测管水位上升速度和最后达到稳定时的水位值均会大于前者情况，可对比分析不同库水位模拟工况下的防渗墙后的测管水位—时间变化曲线，判断出防渗墙存有防渗隐患的大致位置；进一步当防渗墙后的测管水位保持稳定时，根据公式(3)可分析计算出原浸润线以上部分的防渗墙在不同垂向位置处的渗透系数。
[0032]
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：综上所述，本发明通过恒定流注水装置控制防渗墙左侧测管内的水位保持不变，可原位近似模拟采用防渗墙进行防渗的堤坝在不同库水位下的渗流性态；本发明利用测管内随水位浮动的浮球带
动标记笔在留痕纸带上留下标记点，根据标记点的空间位置推算出测管内水位—时间变化曲线，通过对比分析不同库水位工况下的测管水位—时间变化曲线，迅速判断出防渗墙存有防渗隐患的位置；本发明基于渗流理论，通过监测不同库水位工况下的测管水位，可分析计算出原浸润线以上部分的防渗墙在不同垂向位置处的渗透系数；特别地，本发明基于温度示踪原理，通过恒温控制装置持续向邻近防渗墙左侧的测管内注入一定温度的水源，通过测量邻近防渗墙右侧的测管内的水温获取水温突变部位，从而获得防渗墙存在防渗隐患的位置范围，可实现与测管水位—时间变化曲线分析获得的防渗隐患位置进行相互验证。也就是说，本发明可实现快速、准确、无损地检测出堤坝防渗墙的防渗隐患的部位，具有不受空间环境限制、无需交流电源、自动化监测、操作方法简单、造价低廉、可进行野外检测等明显优势，极大地弥补了地质雷达法、高密度电法、面波法等常用物探方法的局限性。
附图说明
[0033]
图1是本发明堤坝防渗墙无损检测装置总体结构示意图；
[0034]
图2是本发明中恒定流注水装置与恒温控制装置的装配图；
[0035]
图3是本发明中测管的结构图；
[0036]
图4是本发明中液位自动监测装置的局部截面图；
[0037]
图5是本发明中液位自动监测装置的装配图；
[0038]
图6是本发明中液位自动监测装置另一视角的装配图；
[0039]
图7是本发明中留痕纸带的局部结构放大图；
[0040]
图8是本发明中留痕纸带的结构图；
[0041]
图9是本发明中第一中心轴的结构图；
[0042]
图10是本发明中测温装置的装配图。
[0043]
附图标记说明：恒定流注水装置1、储水桶11、注水口12、进气管13、截断阀14、出水管15、带流量计的流量控制阀16、电源固定支架17、线孔18、第一支架19、恒温控制装置2、发热板21、温控开关22、第一直流电源23、电导线24、太阳能光伏板25、储电装置26、第二支架27、测管3、盲管31、土工布32、防淤底塞33、液位自动监测装置4、浮杆41、定位支架42、浮球43、固定套44、微型电动推杆45、标记笔46、笔套461、笔芯462、第三直流电源47、留痕纸带5、第一混凝土底座51、第二混凝土底座52、孔洞521、第一中心轴53、第一实心铁杆531、第一空心轴筒532、纸带55、第二中心轴56、第二实心铁杆561、第二铁制圆盘562、第二直流电源57、螺纹套筒58、电机59、下轴591、上轴592、第一空心铁杆501与第一铁制圆盘502、测温装置6、多通道温度仪61、多个温度传感器62和铅锤63、尼龙绳64。
具体实施方式
[0044]
见图1-10图所示，为一种堤坝防渗墙无损检测装置，其包括恒定流注水装置1、恒温控制装置2、测管3、液位自动监测装置4、留痕纸带5、测温装置6，所述恒定流注水装置1设置在测管3上方，且恒定流注水装置1的出水口伸入测管3内；所述恒温控制装置2的发热板21设置在恒定流注水装置1的储水桶11内；所述测管3设置在防渗墙左侧和/或防渗墙右侧和/或坝顶下游侧；所述液位自动监测装置4中的浮球43置于测管3内，所述留痕纸带5置于液位自动监测装置4的标记笔46正后方，浮球43在发生浮动时带动浮杆41上的标记笔46在
留痕纸带5上留下位移标记点；所述测温装置6的温度传感器62置于测管3内。本发明通过恒定流注水装置1控制防渗墙左侧测管3内的水位保持不变，可原位近似模拟采用防渗墙进行防渗的堤坝在不同库水位下的渗流性态；本发明利用测管3内随水位浮动的浮球43带动标记笔46在留痕纸带5上留下标记点，根据标记点的空间位置推算出测管3内水位—时间变化曲线，通过对比分析不同库水位工况下的测管3水位—时间变化曲线，迅速判断出防渗墙存有防渗隐患的位置；本发明基于渗流理论，通过监测不同库水位工况下的测管3水位，可分析计算出原浸润线以上部分的防渗墙在不同垂向位置处的渗透系数；特别地，本发明基于温度示踪原理，通过恒温控制装置2持续向邻近防渗墙左侧的测管3内注入一定温度的水源，通过测量邻近防渗墙右侧的测管3内的水温获取水温突变部位，从而获得防渗墙存在防渗隐患的位置范围，可实现与测管3水位—时间变化曲线分析获得的防渗隐患位置进行相互验证。也就是说，本发明可实现快速、准确、无损地检测出堤坝防渗墙的防渗隐患的部位，具有不受空间环境限制、无需交流电源、自动化监测、操作方法简单、造价低廉、可进行野外检测等明显优势，极大地弥补了地质雷达法、高密度电法、面波法等常用物探方法的局限性。
[0045]
所述恒定流注水装置1采用马氏瓶供水原理提供恒定流量，具体而言，结合图2所示，所述恒定流注水装置1包括有储水桶11、注水口12、进气管13、截断阀14、出水管15、带流量计的流量控制阀16、电源固定支架17、线孔18、第一支架19。
[0046]
其中，结合图2所示，所述第一支架19位于储水桶11底部，用于支撑恒定流注水装置1。所述进气管13的管口高于出水管15的管顶，使储水桶11在恒定水头下向测管3内注水；所述注水口12位于储水桶11顶部，向桶内注入一定水量后采用橡皮塞塞紧密封。所述进气管13位于储水桶11侧壁近桶底位置，进气管13采用截断阀14控制；所述出水管15深入储水桶11内，且出水管15的管顶高于桶底但低于进气管13管口，出水管15管底深入测管3内；所述流量控制阀16位于出水管15上，用于控制流入测管3内的流量；所述电源固定支架17位于储水桶11侧壁上，用于固定恒温控制装置2的第一直流电源23；所述线孔18位于储水桶11顶部靠近侧壁位置，电导线24穿出线孔18并与线孔18密封装配以防止空气流入，保证储水桶11内部腔室的密闭性。
[0047]
结合图2所示，所述恒温控制装置2包括发热板21、温控开关22、第一直流电源23、电导线24、太阳能光伏板25、储电装置26、第二支架27；所述发热板21、温控开关22、第一直流电源23、储电装置26通过电导线24串联；所述发热板21采用24v恒温ptc铝壳陶瓷加热板，其置于储水桶11的水体中；所述温控开关22用于控制水温保持某一恒定水温；所述第一直流电源23为恒温控制装置2提供电源，当第一直流电源23电量不足时，采用太阳能光伏板25及储电装置26作为备用电源进行供电，也就是说，本发明无需使用交流电，并且首先采用第一直流电源23为恒温控制装置2提供电源，当第一直流电源23电量不足时，采用太阳能光伏板25及储电装置26作为备用电源进行供电，使用起来更加方便。
[0048]
结合图1-图2所示，所述测管3的数量为三根，其分别设置在邻近防渗墙左侧、邻近防渗墙右侧、坝顶下游侧，其中，测管3深度不小于防渗墙高度；所述测管3由盲管31、土工布32、防淤底塞33组成；土工布32包套在盲管31外，并通过分段缠绕透明胶带固定；所述防淤底塞33由土工织物组成，其塞入盲管31底端，并扎紧。具体而言，在堤坝上钻孔形成原始井孔后，将盲管31外套土工布32后，通过分段缠绕透明胶带使其易于插入孔内；所述盲管31具
备较好的透水性、抗压性及适应形变的能力；所述防淤底塞33位于测管3底端，由土工织物组成，塞入管底后需扎紧防止脱落。
[0049]
结合图4-图6所示，所述液位自动监测装置4包括浮杆41、定位支架42、浮球43、固定套44、微型电动推杆45、标记笔46、第三直流电源47组成。
[0050]
具体而言，所述浮杆41与浮球43连接为一体，浮球43浮于测管3内液面以上；浮球43为采用低密度、高强度浮力材料制成的球体；浮杆41采用轻质、高强度且刚度大的碳纤维管；浮杆41上部刻有螺纹构成螺杆，下部为光滑表面；所述定位支架42置于测管3管口附近，定位支架42由底圈、两根l型连接件、定位套筒焊接而成，底圈套于测管3管口上，采用螺栓固定防止定位支架42松动，两根l型连接杆垂直焊接在底圈直径两个端点处，两根l型连接杆另一端点与定位套筒外壁焊接，定位套筒为空心圆筒铁构件；所述固定套44一端为圆形螺母，用于将固定套44固定在浮杆41不同高度处，固定套44另一端为矩形套筒，用于固定微型电动推杆45，矩形套筒上部未闭合，采用螺栓固定防止微型电动推杆45松动；所述微型电动推杆45为采用第三直流电源47供电的直线往复伸缩杆，其工作电压为12vdc，电流为0.3a，往复工作频率为0.2次/min。
[0051]
参见图6所示，所述标记笔46由笔套461、笔芯462组成，笔套461下部可套于微型电动推杆45前端，笔芯462插入笔套461上部中心处，用于在留痕纸带5上留下标记点，并可自由拔出替换，使用起来更加方便；所述第三直流电源47为微型电动推杆45供电，当第三直流电源47电量不足时，采用太阳能光伏板25及储电装置26作为备用电源进行供电，使用起来更加方便。
[0052]
结合图7-图9所示，所述留痕纸带5由第一混凝土底座51、第二混凝土底座52、第一中心轴53、纸带55、第二中心轴56、第二直流电源57、螺纹套筒58、电机59组成。
[0053]
具体而言，所述第一混凝土底座51中心处内嵌圆形截面的螺纹槽；第二混凝土底座52中心处固定安装所述的电机59，且第二混凝土底座52中心处预留一个贯穿的孔洞521，电机59的下轴591置于孔洞521中并可自由转动；所述第一中心轴53由第一实心铁杆531、第一空心轴筒532构成，第一实心铁杆531外刻螺纹，第一实心铁杆531底部可旋紧套入并固定在第一混凝土底座51中心处的螺纹槽中，第一空心轴筒532由第一空心铁杆501与第一铁制圆盘502焊接制成，纸带55一端缠绕第一空心铁杆501外围后，第一空心铁杆501套入第一实心铁杆531，第一铁制圆盘502用于限定纸带55绕第一实心铁杆531转动，在第一空心轴筒532上下端分别套入一个螺母并安装在第一实心铁杆531上，用于控制第一中心轴53上与第二中心轴56上的纸带55在同一高度上；所述第二中心轴56由第二实心铁杆561、第二铁制圆盘562焊接而成，纸带55另一端直接缠绕在第二实心铁杆561上，第二实心铁杆561下部刻有螺纹；所述电机59为采用直流电源供电的双轴电机，电机59的上轴592带有螺纹，该上轴592与第二中心轴56的第二实心铁杆561下部通过螺纹套筒58连接。
[0054]
结合图10所示，所述测温装置6由多通道温度仪61、多个与多通道温度仪(61)电性连接的温度传感器62和铅锤63组成；所述温度传感器62均匀分布在尼龙绳64上，尼龙绳64尾段连接铅锤63，使温度传感器62均匀分布在测管3内不同深度处，尼龙绳64靠近测管3内壁放置以防止测管3内的尼龙绳64与浮杆41及浮球43发生缠绕。
[0055]
综上所述，本发明通过恒定流注水装置1控制防渗墙左侧测管3内的水位保持不变，可原位近似模拟采用防渗墙进行防渗的堤坝在不同库水位下的渗流性态；本发明利用
测管3内随水位浮动的浮球43带动标记笔46在留痕纸带5上留下标记点，根据标记点的空间位置推算出测管3内水位—时间变化曲线，通过对比分析不同库水位工况下的测管3水位—时间变化曲线，迅速判断出防渗墙存有防渗隐患的位置；本发明基于渗流理论，通过监测不同库水位工况下的测管3水位，可分析计算出原浸润线以上部分的防渗墙在不同垂向位置处的渗透系数；特别地，本发明基于温度示踪原理，通过恒温控制装置2持续向邻近防渗墙左侧的测管3内注入一定温度的水源，通过测量邻近防渗墙右侧的测管3内的水温获取水温突变部位，从而获得防渗墙存在防渗隐患的位置范围，可实现与测管3水位—时间变化曲线分析获得的防渗隐患位置进行相互验证。也就是说，本发明可实现快速、准确、无损地检测出堤坝防渗墙的防渗隐患的部位，具有不受空间环境限制、无需交流电源、自动化监测、操作方法简单、造价低廉、可进行野外检测等明显优势，极大地弥补了地质雷达法、高密度电法、面波法等常用物探方法的局限性。
[0056]
本发明还提出一种堤坝防渗墙无损检测方法，其包括以下步骤：
[0057]
s001：当河/库水位保持稳定时，在堤坝邻近防渗墙左侧、邻近防渗墙右侧、坝顶下游侧分别钻孔安装测管3，测管3深度不小于河/库水位；将钻孔获取的原状土样进行室内渗透试验获取防渗墙后坝体土的渗透系数；用钢尺水位计测量三根测管3内的水位直至其水位值保持稳定，取水位达到稳定后的最后三次测量值的平均值为测管3的水位值，将三根测管3内的水位值从堤坝上游到下游分别命名为h1、h2、h3；
[0058]
根据渗流理论，不透水地基上均质或非均质土坝的杜布依浸润线方程求得坝体单宽渗流量为：则相邻两根测管间的坝体土渗透系数为：
[0059]
其中，k
1-2
为渗透系数，q为坝体单宽渗流量，h1、h2相邻两根测管的水头，l
1-2
相邻两根测管间的水平距离；首先，根据已通过室内渗透试验获取的坝体土渗透系数k
2-3
、防渗墙后两根测管水头h2、h3及测管3间的水平间距l
2-3
代入公式(1)计算获得坝体单宽渗流量q；
[0060]
再将计算获得的坝体单宽渗流量q、防渗墙前后两根测管3水头h1、h2及测管3间的水平间距l
1-2
代入公式(2)计算获得防渗墙的渗透系数k
1-2
。
[0061]
s002：安装恒定流注水装置1，关闭流量控制阀16，通过注水口12向储水桶11内注入一定水量，之后用橡皮塞塞紧密封注水口12；
[0062]
对于直线隔水边界附近的完整井，对于无压井其涌水量公式为：
[0063][0064]
式中，q为无压井涌水量或渗水量，k为堤坝土渗透系数，h为库水位到不透水层的距离，h为井内水位，r为无压井影响半径(式中可取库水位与坝体横断面相交的点到测管3的垂直距离)，a为无压井中心到隔水边界的垂直距离(式中可取测管3中心到防渗墙的垂直距离)，r0为无压井半径。
[0065]
将各项参数输入上述公式中，即可获得测管3内保持某一固定水位所需的注水流量q；考虑到理论公式计算可能产生的偏差，可现将流量控制阀16调至理论计算的q值，然后
不断微调流量控制阀16并测量测管3内水位，直至水位达到所需的固定水位值，且测管3渗出水量与注入水量达到平衡时，调试结束；通过此方法可近似模拟获得不同库水位工况下的渗流情况；
[0066]
通过以上步骤，打开并调节流量控制阀16，控制防渗墙左侧的测管3在不同固定水位；
[0067]
s003：安装液位自动监测装置4，将带有浮球43的浮杆41放入测管3内，使其浮于水面以上，将定位支架42穿过浮杆41套入到测管3管口附近并固定，将标记笔46套入微型电动推杆45前端，再将微型电动推杆45套入固定套44中并利用螺栓将其固定，将固定套44一端的螺母旋入浮杆41上。
[0068]
s004：安装留痕纸带5；将第一混凝土底座51、第二混凝土底座52并排放于液位自动监测装置4后侧的坝顶地面上，将第二中心轴56的第二实心铁杆561与第二混凝土底座52中心处的电机59的上轴592通过螺纹套筒58连接固定；将带第一中心轴53的第一实心铁杆531旋入第一混凝土底座51中心处，并旋入一个螺母至第一实心铁杆531下部，将第一中心轴53的第一空心轴筒532套入第一实心铁杆531，之后在第一实心铁杆531上部旋入一个螺母，同时调节上、下两个螺母以使第一空心轴筒532限位于一个相对固定的位置，保障第一中心轴53、第二中心轴56上缠绕的纸带55处于同一高度上，但注意应给第一空心轴筒532预留一定的活动空间，防止第一空心套筒被卡死；在第一中心轴53的第一空心轴筒532上缠绕一定长度的纸带55，纸带55的末端固定在第二中心轴56的第二实心铁杆561上；
[0069]
s005：同时打开液位自动监测装置4和留痕纸带5的电源开关；当防渗墙右侧的测管3内水位上升时，测管3内浮球43带动液位自动监测装置4中的标记笔46在留痕纸带5上留下标记点，即可获得防渗墙后的测管3的水位—时间变化曲线，迅速判断出防渗墙存有防渗隐患的位置。
[0070]
s006：安装恒温控制装置2，完成以上步骤后，关闭流量控制阀16，通过注水口12补充储水桶11中的水量；打开恒温控制装置2的电源开关，当储水桶11内的水温加热至温控开关22的控制温度时，将测温装置6的温度传感器62随带铅锤63的尼龙绳64放入防渗墙两侧的测管3内；再打开流量控制阀16，同时打开防渗墙左侧的测温装置6中的多通道温度仪61的开关，当防渗墙左侧的测管3内的各温度传感器62所测水温差值不大于5℃时，打开防渗墙右侧的测温装置6中的多通道温度仪61的开关，开始监测测管3内水温变化；当防渗墙右侧的测管3内某温度传感器62测量的水温高于其它传感器测量温度10℃以上时，认为该处防渗墙存在明显防渗隐患，并根据该处温度传感器62所在的位置推算出防渗墙存有防渗隐患的位置，并与测管3水位—时间变化曲线分析获得的防渗隐患位置进行相互验证。
[0071]
于步骤s005中，工作原理为：当防渗墙无防渗隐患时，模拟的固定河/库的水位大于实际库水位工况下，防渗墙后的测管3水位在水头压力作用下会逐渐上升，当渗流场达到稳定时，防渗墙后的测管3水位会保持不变；若防渗墙存有防渗隐患时，由于该处的渗透系数突然增大，防渗墙后的测管3水位上升速度和最后达到稳定时的水位值均会大于前者情况，可对比分析不同库水位模拟工况下的防渗墙后的测管3水位—时间变化曲线，判断出防渗墙存有防渗隐患的大致位置；进一步当防渗墙后的测管3水位保持稳定时，根据公式(3)可分析计算出原浸润线以上部分的防渗墙在不同垂向位置处的渗透系数。
[0072]
所述防渗墙后的测管3为防渗墙右侧的测管3。
[0073]
综上所述，本发明通过恒定流注水装置1控制防渗墙左侧测管3内的水位保持不变，可原位近似模拟采用防渗墙进行防渗的堤坝在不同库水位下的渗流性态；本发明利用测管3内随水位浮动的浮球43带动标记笔46在留痕纸带5上留下标记点，根据标记点的空间位置推算出测管3内水位—时间变化曲线，通过对比分析不同库水位工况下的测管3水位—时间变化曲线，迅速判断出防渗墙存有防渗隐患的位置；本发明基于渗流理论，通过监测不同库水位工况下的测管3水位，可分析计算出原浸润线以上部分的防渗墙在不同垂向位置处的渗透系数；特别地，本发明基于温度示踪原理，通过恒温控制装置2持续向邻近防渗墙左侧的测管3内注入一定温度的水源，通过测量邻近防渗墙右侧的测管3内的水温获取水温突变部位，从而获得防渗墙存在防渗隐患的位置范围，可实现与测管3水位—时间变化曲线分析获得的防渗隐患位置进行相互验证。也就是说，本发明可实现快速、准确、无损地检测出堤坝防渗墙的防渗隐患的部位，具有不受空间环境限制、无需交流电源、自动化监测、操作方法简单、造价低廉、可进行野外检测等明显优势，极大地弥补了地质雷达法、高密度电法、面波法等常用物探方法的局限性。
[0074]
当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。