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某水库库区土工膜进行现场气胀试验

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在平原地区或砂砾石地基,当土工膜作为封面或整个存储托盘的土工膜防止渗漏,如果排气和排水设计工作不是做得很好,存储盘的土工膜容易出现气体膨胀的现象或液体膨胀,造成土工膜的损伤。超大型特种土工膜胀气试验装置是利用渗流区和非渗流区胀气试验模拟土工膜缺陷渗漏引起的胀气现象。主要结论如下:当水位不变时,PE土工膜不会膨胀;当PE土工膜存在缺陷并在蓄水初期发生渗流时,它与地下水接触后会占据土工膜下非饱和土的孔隙气体空间。库区整体较低水位的上升促进了非饱和土中孔隙气体的聚集和上升,引起了土工膜局部隆起。当充气变形达到一定值时,可能会产生新的充气爆破缺陷。
复合土工膜
某水库库区土工膜进行现场气胀试验
超大型专用土工膜膨胀设备可以解决砂砾地基的膨胀问题
 
通过监测土工膜下孔隙压力,研究了土工膜气胀的原因。从以上(实验室和现场)的实验研究和数值模拟可以看出,大部分土膜泄漏的研究成果都是在低水头条件下得到的,不涉及泄漏与缺陷演化的耦合效应。高土石坝基本为复合土工膜防渗,多为两层一膜形式。复合土工膜与单一土工膜的不同之处在于,复合土工膜的缺陷渗流不仅受下垫层土的特性影响,而且受两侧土工织物的影响。对于不同压力下土工织物的限流(增流)效果,目前还没有系统的研究。
超大型专用土工膜膨胀设备可以解决砂砾地基的膨胀问题
 
此外,在高水头作用下,复合土工膜的缺陷是否会进一步扩大也是一个需要研究的问题。因此,复合土工布的缺陷渗漏问题不能简单地应用于上述单PE土工布和土工布与下垫层形成的复合防渗层的计算方法。目前,国内外文献对复合土工材料缺陷渗漏基本没有相关的分析理论和计算方法报道,现有的研究还处于实验室阶段。对复合土工路堤的渗漏率进行了为期6个月的试验研究。试验发现,缺陷处的集中泄漏会冲刷底层,细小颗粒会丢失。同时,由于高水压的作用,原有的扁平复合土工膜表面凹凸不平,出现点蚀现象,说明土工膜在一定程度上受到了下垫层土、石的破坏。
超大型专用土工膜膨胀设备可以解决砂砾地基的膨胀问题
 
(复合材料)土工膜是一种柔性材料,具有有限的力学性能,如抗拉刚度和抗裂强度。在高土石坝中,高水头作用下的缺陷集中渗漏会冲刷下垫层,导致细颗粒损失。同时,这些缺陷可能会继续扩大和进化,进一步增加渗漏缺陷的数量,影响坝体渗流场的分布,并可能对坝体安全造成隐患。因此,仅了解高土石坝的缺陷渗漏量是不够的。还需要详细研究PE geoglyphic膜缺陷渗漏的原因及其演变规律,在坝体渗流场的分布及其对大坝安全的影响,以及如何采取有效的防渗和减少泄漏措施预防和减少缺陷漏。这些问题已成为高土石坝复合土工膜防渗技术发展的瓶颈。

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