复合土工膜不同锚固方式的力学特性对比研究

复合土工膜作为一种新型的防渗结构体应用于堆石坝工程，效果突出，但是在土工膜的锚固处容易产生应力集中，出现“端部固定效应”．本文结合国外某工程实例，应用商业软件FLAC3D，采用三维显式有限差分法分别对不同锚固方式情况下复合土工膜的应力、变形进行计算分析．结果表明，采用不同的土工膜锚固方式对其受力有一定的影响，在实际工程中，应采用合适的复合土工膜锚固方式改善土工膜的受力状态，减小“端部固定效应”的影响     

较高土石坝膜防渗结构设计方法探讨

根据不同防渗体位置的土石坝受荷位移规律与土工膜受力变形特点,分析了坝内土工膜的变形机理,并以四川瀑布沟186 m的心墙堆石坝为例,提出了土工膜与土心墙联合防渗的思路及设计原则.分析表明:坝内绝大部分区域的土工膜能够承受坝体位移引起的变形,但在刚性锚固部位,由于“夹具效应”,土工膜可能会产生局部过大变形而发生破坏;对于高水头土石坝,土工膜尤其适用于存在缺陷的黏性土料心墙的联合防渗;四川瀑布沟186 m的心墙堆石坝,如果采用土工膜与土心墙联合防渗设计方案,则不仅可以提高防渗安全的可靠性,而且与原设计方案相比,技术上更先进,经济上更合理.     

平原水库的土工膜防渗结构方案及其影响因素研究——以西夏水库为例

以西夏水库扩容改造工程为依托,针对水库场地的角砾基底,对其土工膜防渗结构方案进行评估.土工膜防渗结构方案设计包含土工膜厚度的确定和结构形式的选择两方面.影响土工膜厚度的直接因素有土工膜的防渗结构等级、与土工膜接触的最粗粒组的最小粒径、土工膜承受的水压力、土工膜的允许拉应力、土工膜的弹性模量,因为土工膜的允许拉应力和弹性模量与水温有关,所以水温是影响土工膜厚度的间接因素.土工膜防渗结构形式的选择应满足工程现场需要,库区可采用土工布-土工膜-土工布分离式,而坝坡宜采用土工布-土工膜-土工布的复合式.在土工膜与刚性结构的连接部位宜增设GCL垫层,在膜下应设置排气盲沟.土工膜防渗结构方案的合理性应通过水库的渗漏量进行评估.扩容改造后的西夏水库在试蓄水后围堤外侧坝坡干燥,集渗廊道内监测水位无异常,虽然在输水塔涵附近监测到的日渗漏量为17～112 m³,但综合评估认为,该水库的土工膜防渗结构方案设计合理,且土工膜的施工质量总体较好.     

水库工程防渗土工膜的强度、渗漏与稳定若干关键问题

土工膜作为性能优越的防渗材料,已较广泛用于水库防渗工程.从规范角度分析中国水库工程土工膜防渗土石坝发展速度滞缓的原因,并扼要阐述当前土工膜防渗设计时存在的主要技术疑虑.在此基础上,就设计中需重点关注的涉及土工膜强度分析、土工膜渗透机理、土工膜缺陷与缺陷渗漏、土工膜周边连接、坝面土工膜稳定性等若干关键问题进行深入阐述和分析,建议了合适的强度复核计算方法、缺陷控制措施、垫层设计思想、周边限漏连接设计及陡坡坝面土工膜增稳方法,期望能够消除或减轻设计人员使用土工膜防渗时的一些技术疑虑,促使土工膜在水库防渗工程中得以广泛应用.     

压实机位置对垃圾填埋场边坡部土工膜受力的影响

为了评价垃圾填埋过程中土工膜端部产生的张拉力,特别是压实机位置对边坡部土工膜受力的影响,进行了模拟试验和数值分析.采用离心加载模拟试验,得到了压实机位置与短纤维无纺布和土工膜端部张拉力的关系.试验结果表明:伴随垃圾压缩短纤维无纺布和土工膜端部产生张拉力;当边坡部上方有压实机行走时端部张拉力会增加,压实机越接近边坡部土工膜端部张拉力越大,而且端部张拉力的增量超过垃圾重量引起的张拉力.采用有限元算法对短纤维无纺布和土工膜端部张拉力进行了分析,计算结果与试验结果基本一致.压实机位置对边坡部土工膜端部张拉力的影响比较大.     

HDPE土工膜温度应力及其应力松弛评价

利用弹性理论和粘弹性模型提出了温度应力和温度应力松弛的评价方法.采用拉压传感器、热电偶以及位移计研究了环境温度变化对HDPE土工膜温度应力的影响,以及HDPE土工膜温度应力伴随时间变化的规律.实验结果表明:HDPE土工膜的温度应力伴随环境温度的变化而变化,当环境温度下降时将导致HDPE土工膜收缩产生温度应力;在同一温度条件下,HDPE土工膜发生了温度应力松弛现象.运用提出的评价方法对温度应力及其应力松弛进行了评价,并与模拟试验结果进行了对比,温度应力松弛现象的解析结果与实验趋势一致.所提出的评价方法对HDPE土工膜温度应力及其松弛现象解析具有实际使用价值.     

平原水库运行条件下的土工膜气胀试验研究

为研究土工膜气胀及其与地下水位上升、水库蓄水及库水位骤降等影响因素的关系,研制了土工膜气胀模型试验装置,并对不同模拟工况下的土工膜位移、膜下气压、吸力、孔隙水压力以及竖向土压力的变化规律进行了试验研究。结果表明:膜下气压和孔隙水压力均随地下水位上升而增大,其大小由地下水位上升幅度决定;当地下水位与土工膜之间的非饱和区域较小时,膜下孔隙压力受库水荷载作用增加显著,在蓄水初期极易引发土工膜气胀变形,建议在膜上设置一定压重防止土工膜被顶起;膜下孔隙压力变化滞后于膜上荷载,库水位骤降时,膜下气压将大于膜上荷载,从而引起土工膜气胀破坏。     

防渗土工膜缺陷探测方法述评

针对土工膜防渗工程在各个阶段不可避免的土工膜缺陷问题,在阅读整理国内外相关文献的基础上,介绍适用于不同阶段的土工膜缺陷探测(含质量检测和渗漏监测)方法,重点对各类电学探测方法的优缺点及适用范围进行阐述评价。最后,归纳总结各种缺陷探测方法的适用性,提出若干土工膜缺陷处理技术建议。总结表明:电学法与其他探测方法相比,具有适用性强和精度高等优势,是未来进一步重点发展的土工膜缺陷探测主流方法;电学法若与缺陷处理技术相结合,可形成一套有效的土工膜缺陷预防和处理措施,以提高土工膜防渗体系的完整性。     

高密度聚乙烯土工膜与固体废物界面接触强度的试验研究

对贵州省内5种主要工业固体废物(脱硫石膏、粉煤灰、锰渣、汞渣、铅锌渣)以及黏土、砂土与高密度聚乙烯(HDPE)土工膜的接触摩擦强度开展摩擦破坏直接剪切试验;测定HDPE土工膜与各种固体废物接触面的摩擦强度参数(界面摩擦角、表观黏聚力),分析光面、糙面土工膜与各种固体废弃物接触界面的抗剪强度特性。结果表明:HDPE土工膜与工业固体废物接触界面的剪应力随剪切位移的增加而增大,剪应力-剪切位移曲线的斜率逐渐减小,当剪切位移增大到一定范围后,界面剪应力将保持不变;糙面土工膜与固体废物的界面抗剪强度大于光面土工膜与固体废物之间的,糙面土工膜具有更好的抗拉裂、抗剪切性能。     

直流电势法在探测堤防垂直土工膜埋深中的应用

垂直铺设土工膜是堤防防渗的重要措施,而土工膜埋设深度是保证堤防防渗的重要指标.但由于地质条件的复杂性及土工膜的隐蔽性,对施作后土工膜仍缺乏有效的无损检测方法.直流电势法基于土体电阻率较小而土工膜相对绝缘的电学特性,探测铺设土工膜土体的电流场和电势场.将双电极对称布置在土工膜两侧,给土体施加电场,测量土工膜两侧各测点的电压.利用COMSOL数值仿真软件研究不同深度土工膜对电流场和电势场的影响,获得它们之间的规律,采用C语言编制了反演土工膜深度的程序.通过数值方法和室内试验验证,该算法获得土工膜埋深精度在7%范围内,满足工程测量中对土工膜埋设深度检测要求.     

糙面土工膜表面微凸体的法向变形规律

土工膜在垃圾填埋场衬垫系统中具有重要作用,其中糙面土工膜（GMX）与无纺土工织物（GT）的界面强度较低且极易发生滑坡。糙面土工膜表面分布着高度不均且随机分布的微凸体,而微凸体的细观力学特性决定了GMX/GT的界面强度。本文利用改进的大型直剪仪对GMX/GT界面进行了单轴压缩试验,并用轮廓仪测量了压缩前后的土工膜表面轮廓高度。将GMX/GT的接触模型进行简化,研究了在法向载荷逐渐增加时的粗糙表面微凸体的法向变形规律。通过将理论结果和试验结果进行对比,明确了土工膜表面微凸体的变形过程,从细观角度揭示了糙面土工膜的法向变形机理。     

糙面土工膜与无纺土工织物界面剪切强度及表面粗糙度变化规律

为了量化糙面土工膜表面粗糙度变化规律,研制了表面粗糙度测量仪,并进行了不同法向应力下糙面土工膜和无纺土工织物界面剪切和对应的糙面土工膜表面粗糙度试验。研究表明,糙面土工膜和无纺土工织物界面剪切强度是由糙面土工膜粗糙凸起和无纺土工织物纤维相互嵌入和拉拽作用产生的,界面的剪切峰值摩擦系数主要受到法向应力的影响,界面强度发展到残余强度,糙面土工膜粗糙凸起磨损趋于稳定,无纺土工织物纤维定向排列完成。     

填埋场不同防渗配置下渗滤液及污染物泄漏

为改进填埋场防渗层系统结构设计,建立了压实粘土衬层、土工膜衬层和复合衬层这三种衬层中水分与污染物迁移的数学模型.在填埋场典型设计条件下,复合衬层年渗滤液泄漏量和溶质稳态泄漏量仅为粘土衬层的0.4%和 1.2%, 为土工膜衬层(下伏基础层)的0.9%和0.1%. 复合衬层土工膜与粘土层结合不紧密时,渗滤液与溶质泄漏量为其结合紧密时的5.5倍.因此,复合衬层在防止渗滤液和污染物泄漏方面较土工膜衬层和压实粘土衬层具有明显优势,可作为卫生填埋场防渗衬层的优先推荐结构.在复合衬层设计中应保证土工膜与其下的压实粘土层的紧密良好接触,并避免土工膜单独作为衬层使用.     

土石坝复合土工膜防渗斜墙的施工设计

与土工膜相比，复合土工膜有许多优点，不仅对膜提供加筋和保护，还可起到排水排气的作用．土石坝复合土工膜防渗斜墙铺设方向的两个原则是：接缝最短原则和拉力大的方向接缝应少原则，并针对土石坝不同坝基和施工情况，详细介绍了斜墙复合土工膜的铺设设计方法，以及施工时需要特别注意的问题．     

浅谈复合土工膜在水库除险加固中的应用

采用复合土工膜防渗在水利水电工程中得到了广泛应用,取得了良好的效果.结合水库除险加目工程复合土工膜施工情况,论述复合土工膜在土坝防渗处理中的应用.     

不同温度环境下加肋土工膜与砂土界面拉拔试验的颗粒流数值模拟

为了研究垃圾填埋场衬垫系统中加肋土工膜与砂土界面特性,通过对比室内拉拔试验,运用离散单元法的二维颗粒流程序(2D particle flow code,PFC2D),模拟了不同加肋高度和温度组合下的加肋土工膜与砂土界面拉拔试验,得到了加肋土工膜与砂土界面的宏观应力-应变曲线、细观颗粒间位移场和应力场的变化规律.研究结果...     

浅析坝基与坝体土工膜防渗施工技术

土工膜防渗技术将塑料薄膜引入防渗水利工程中,达到降低工程造价的目的。本文简单介绍了土工膜防渗概况,以及坝基和坝体采用土工膜的防渗机理,并重点对其施工方法进行了分析。     

复合土工膜厚度计算方法研究

在复合土工膜厚度设计曲线交会法的基础上提出了确定复合土工膜厚度的割线模量迭代法和有限元曲线应力应变法,并介绍了这两种方法的基本原理和计算思路,给出了用有限元曲线应力应变法选择复合土工膜的实例．结果表明,有限元曲线应力应变法计算的复合土工膜厚度更符合大坝设计施工实际情况．     

卫生填埋场室内离心模拟试验研究

用离心试验法模拟了填埋体的沉降和边坡土工膜的应力应变状态，并将其与有限元计算结果进行了对比，结果表明：该方法可以定性地描述出卫生填埋场的状交；边坡土工膜存在初始损伤的情况下发生的应力集中是导致其受拉破坏的主要原因；保证边坡防渗层安全的关键是加强现场管理与监督，提高土工膜铺设工艺。     

土工膜颗粒垫层表面粗糙程度的量化指标研究

在使用坝面土工膜防渗的土石坝工程中,常用颗粒材料(碎石或砾卵石)做为土工膜的垫层.在水压力作用下垫层表面凸出的尖锐部位有可能发生土工膜的顶破,而在凹陷的空隙部位则可能发生土工膜的胀破,垫层表面越粗糙,在相同条件下,土工膜发生顶破胀破的可能性就越大,但目前尚未有一个合适的量化指标用于描述颗粒垫层表面的粗糙程度.为解决这一问题,从土工膜顶破胀破的力学行为出发,通过对颗粒垫层表面轮廓曲线的凹凸形态进行逐层递进分析,提出了一个量化指标Ip用于表征颗粒垫层表面的粗糙程度,并利用该指标对不同粗糙程度的表面轮廓线进行分析研究,研究结果表明:本文提出的垫层表面粗糙程度指标Ip代表的物理意义为土工膜在颗粒垫层表面可发生的累计应变,其与土工膜顶破胀破可能性之间存在较为直接的关系,而应用广泛的岩石节理粗糙度指标JRC,在研究颗粒垫层上土工膜的顶破胀破时,并不适合用于评价垫层表面粗糙度.