土工膜防渗缺陷影响因素

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土工膜防渗缺陷影响因素

土工膜缺陷包括细观缺陷和宏观缺陷 利用光学显微镜和 电镜分别对不同延伸率下土工膜的微结构进行研究,探讨了土工膜微观破损机理 ,认为颗粒杂质和材料塑性对土工膜破损有 较大影响。对实际工程防渗应用来说 ,土工膜 的细观缺 陷一般不影响其宏观防渗性能 ,可不考虑 ,重点关注宏观缺陷(即土工膜的破损 )。


土工膜 的宏观缺陷主要包括拉破 、顶破 、刺破 、液胀破坏等 因局部受力变形过大引起的破损 ,以及因焊接或胶接质量引起土工膜连接处的破损 。后者的连接不完整性可以通过提高施工质量加以避免或减小 ,前者破损具有不确定性 ,影 响范 围大 ,因此是 目前研究 的重点 ,其 中顶破 、刺破 、液胀破坏应尤为关注。

柔性的土工膜在实际防渗工程中需有下垫层 的支撑。下垫层一般多选用一定颗粒级配 的土石料 (亦有采用低透水性黏土或 GCL等 ),要求其具备渗透性好 ,压缩性小,抗压强度高等特点。由于土石散粒料垫层表面在细观上 凹凸不平 ,在 (较大)水压力作用下土工膜会在垫层 中某些突出颗粒或 凹坑处发生局部变形。根据局部变形的大小 ,土工膜可能出现不 同程度的局部损伤 ,乃至破坏 ,形成宏观缺陷,使得 土工膜失去完整的防渗功能 。


从产 品质量 、受力 、施工 、设计 、运行等方面详细阐述 了土石坝 中防渗土工膜各类宏观缺陷形式及其产生原因,但未涉及定 量评价分析 。Brachman等 _1 ]利用厚度小于 0.2mm 的压感纸在压力作用下其微型色囊发生破裂并在压感纸表面显色的原理记录土工膜与砾石之 间的接触方式 ,发现土工膜与土石料之间的接触类型有 :点式、边式 、面式 、轮廓式及 复合式接触 ,其 中点式接触最常见 ,约 占总数 的40% ,其次为边式接触 。


点式接触主要是 由于在膜上压力作用下 ,膜下土石颗粒发生局部不均匀沉降 ,导致个别颗粒较大的砾石顶托土工膜,使土工膜在局部膜平面内产生拉应力。当局部拉应力足够大时,土工膜将 出现顶破或刺破的宏观缺陷。土工膜的顶 刺破抵抗能力 和下垫层颗粒形态有关 。Stark等 刮通过 PVC土工膜顶 刺破试验表明,临界顶破高度越大土工膜越易破坏,因此土工膜垫层设计时应具有较好的平整度 ,避免存在较大凸起的砾石颗粒 ,可有效预防土工膜顶 刺破 。


此外 ,实际工程调查表明 ,土工膜破损还与 自身特性 和施工方法等有关 。NarejoI]对光面和糙面 HDPE土工膜进行试验研究 ,结果表明 ,不同厂家生产的光面土工膜 的抗顶破能力相似 .但糙面土工膜的抗顶破能力与加糙工艺有关 ;


且糙 面土工膜 的抗顶破能力低于光面土工膜 ,在工程应用 中应采用密度较大的土工膜。Stark等|1用试验方式测量施工机械和场地特征对垃圾填埋场 中的土工膜作用力。试验表明施工机械作用在土工膜上的力要大于计算土压力(约大 2~5倍 ,具体取决于上覆土层厚度和材料种类)和弹性理论解 ,且当土工膜上覆砂土厚度小于0.1m时,土工膜发生破坏 ;随着施工机械行驶速度增加 ,压力值逐渐减小 ,并且砂土层 的保护作用较粗砾石层明显。


由此可见 ,施工机械及其运行特性对预防土工膜 出现缺陷也有重要影响。


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