土工膜防滲設計培訓講義PPT

土工膜防防滲設計計土工膜及及特性土工膜土工膜一一般分為為瀝青和和聚合物物(合成高聚聚物)兩大類，，也有采采用天然然橡膠制制作的。。為了適適應工程程應用中中不同強強度和變變形的要要求，兩兩類中又又有不加加筋和加加筋或組組合之別別。土工工膜的主主要特征征是透水水性極低低。工程程應用中中更重視視其防水水(滲透性和和透氣性性)、抗老化化的能力力及耐久久性。同同時土工工膜有很很好的不不透水性性，和很很好的彈彈性和適適應變形形的能力力，能承承受不同同的施工工條件和和工作應應力，具具有良好好的耐老老化性能能。復合土工工膜復合土工工膜是兩兩種或兩兩種以上上的土工工合成材材料組合合在一起起的制品品。這類類制品將將各組合合料的特特性相組組合，以以滿足工工程的特特定需要要。復合合土工膜膜的品種種繁多，，是今后后一段時時期發(fā)展展的方向向。其中中復合土土工膜是是比較常常用的一一種土工工膜合成成材料。。復合土工工膜是將將土工膜膜和土土工織物物(包括織造造和非強強造型)復合在一一起的產(chǎn)產(chǎn)品。應應用較多多的是針針刺土工工織物，，其單位位面積質(zhì)質(zhì)量一般般為200~600g/m2。復合土工工膜有許許多優(yōu)點點。例如如，以織織造型土土工織物物復合，，可以對對土工膜膜加筋，，保護膜膜不受運運輸或施施工期間間的外力力損壞;以非織造造物復合合，不僅僅對膜提提供加筋筋和保護護還可起起到排水水排氣的的作用，，同時提提高膜面面的摩擦擦系數(shù)，，在水利利工程和和交通隧隧洞工程程中有廣廣泛的應應用。土工膜的的工程性性質(zhì)防滲特性性土工膜就就其分子子結構和和制造工工藝來說說，應該該說是不不透水和和不透氣氣的，但但是試驗驗研究和和工程實實踐證明明，由于于制造工工藝上的的種種原原因，常常用的土土工膜不不是絕對對不透水水的，或或者只能能說是如如果沿用用達西滲滲透定律律的概念念，在水水利工程程中滲透透系數(shù)應應為K<1010cm/s的粘土土為不不透水水土，，則可可稱為為不透透水的的土工工織布布的滲滲透系系數(shù)應應為K<1014cm/s，這是是因為為土工工織布布防滲滲體的的厚度度比粘粘土防防滲體體的厚厚度薄薄的很很多，，在相相同水水頭差差作用用下其其水力力梯度度比后后者大大很多多。土工膜膜的工工程性性質(zhì)所以，，對一一般的的水利利工程程而言言，滲滲透系系數(shù)K<1013~1015cm/s。質(zhì)量量滿足足要求求的土土工織織布是是可以以認為為滿足足不透透水要要求的的。但但是，，如果果用于于防有有毒液液體或或氣體體的滲滲漏，，則應應對土土工織織布的的不透透水性性提出出更高高的要要求。。土工膜膜的工工程性性質(zhì)耐水壓壓性能能作為防防滲結結構主主體的的上工工織布布，在在工作作時承承受著著較大大的(有時甚甚至是是巨大大的)水壓力力，土土工織織布可可能在在支持持層顆顆?？卓紫短幪幈凰畨簤簤浩贫鴵舸┐Ｒ灰话銇韥碚f，，顆粒粒級配配愈好好，耐耐水壓壓性能能愈強強;顆料愈愈細，，耐水水壓力力也愈愈強。。顆粒級級配愈愈好，，耐水水壓性性能愈愈強；；顆粒粒愈愈細細，，耐耐水水壓壓力力也愈愈強強土工膜膜的工工程性性質(zhì)土工膜膜摩擦擦特性性當在斜斜坡上上鋪設設土工工織布布時，，土工工織布布與其其他材材料(包括土土類)之間的的摩擦擦特性性，是是設計計上一一個重重要的的控制制指標標。土土工織織布表表面較較為光光滑，，它與與其他他材料料之間間的摩摩擦角角較土土的摩摩擦角角小，，很容容易沿沿界面面產(chǎn)生生滑動動。根據(jù)一一些研研究成成果，，土工工織布布摩擦擦特性性有以以下4個特點點①界面面上的的剪切切應力力與位位移之之間為為非線線性的的關系系，受受所接接觸土土料變變形性性的影影響，，在峰峰值點點以前前的應應力與與位移移關系系基本本上符符合雙雙曲線線關系系。②界面面的峰峰值摩摩擦阻阻力與與正應應力呈呈(通過原原點)直線關關系，，其斜斜率為為tand，d為土工工織布布與該該材料料的摩摩擦角角。③摩擦擦角的的大小小與膜膜材料料的界界面特特性有有，光光面膜膜與土土之間間的摩摩擦系系數(shù)最最小，，經(jīng)常常是滑滑動的的薄弱弱面。。④在一一般情情況下下，水水下的的摩擦擦角要要比干干燥時時小2~5。在設設計時時，需需要慎慎重考考慮。。土工膜膜土工織織物與與其他他建筑筑物材材料之之間的的摩擦擦系數(shù)數(shù)土工膜膜防滲滲設計計土工膜膜防滲滲層結結構土工膜膜的防防滲設設計土土工膜膜防滲滲層結結構包包括:上游面面防護護層、、上墊墊層、、防滲滲土工工膜、、下墊墊層和和支持持層。。有時時也將將下墊墊層和和支持持層和和合在在一起起，統(tǒng)統(tǒng)稱為為支承承層，，防護護層和和上墊墊層又又統(tǒng)稱稱為保保護層層。防滲面面層結結構土工膜膜防滲滲設計計支承層層是保保證防防滲土土工膜膜安全全、穩(wěn)穩(wěn)定的的重要要組成成結構構，，在設設計時時應盡盡量顆顆粒較較細的的材料料構成成下墊墊層，，以確確保防防滲土土工膜膜不會會遭到到穿刺刺或頂頂破破破壞，，形成成滲漏漏通道道。同同時要要求支支持層層與下下墊層層間必必須滿滿足滲滲透穩(wěn)穩(wěn)定的的層間間關系系，以以確保保在防防滲土土工膜膜破壞壞時墊墊層的的滲透透穩(wěn)定定性。。保護層層起到到保護護防滲滲土工工膜的的作用用，由由上游游防護護層(即護護坡坡））和上上墊層層共同同組成成，作作為土土石壩壩的上上游護護坡。。土工膜膜防滲滲壩體體結構構砂卵石石壩、、堆石石壩、、砌石石壩都都可以以用復復合土土工膜膜防滲滲。三種主主要的的結構構布置置型式式上游坡坡復合合土工工膜防防滲復合土土工膜膜鋪蓋蓋和上上游坡坡面防防滲復合土土工膜膜心墻墻土工膜膜防滲滲壩體體結構構上游坡坡復合合土工工膜防防滲有兩種種不同同情況況，采采用兩兩種不不同的的結構構布置置:一是壩壩坡較較平緩緩，復復合土土工膜膜靠摩摩擦力力就能能穩(wěn)定定，結結構布布置相相當簡簡單。。只要要整平平壩坡坡面，，鋪復復合土土工膜膜，其其表面面用塊塊石護護坡或或頂制制混凝凝土板板護坡坡。土工膜膜防滲滲壩體體結構構上游坡坡復合合土工工膜防防滲一種是是壩坡坡較陡陡，復復合土土工膜膜在斜斜坡上上靠摩摩擦力力不能能維持持穩(wěn)定定，要要增加加粘結結力才才行。。這就就需要要用膠膠粘劑劑把復復合上上工膜膜膠粘粘在壩壩坡的的固坡坡層上上。對對于不不同的的壩坡坡，可可以選選擇不不同的的固坡坡層和和膠粘粘劑。。更陡陡的壩壩坡，，可用用錨桿桿將復復合土土工膜膜錨入入壩體體。錨錨桿穿穿過復復合土土工膜膜處，，可用用膠粘粘劑填填補密密實。。堆石壩壩上游游坡用用復合合土工工膜防防滲的的壩斷斷面和和細部部圖示示例。。復合土土工膜膜鋪蓋蓋和上上游坡坡面防防滲在水庫庫水位位降落落時，，復合合土工工膜下下面的的滲透透水向向前端端和末末端排排出，，需要要相當當時間間才能能逐漸漸排出出，所所以膜膜下的的水壓壓力消消散很很慢。。而水水庫水水位降降落較較快。。以致致膜下下的水水壓力力大于于膜上上的水水壓力力，會會使復復合土土工膜膜被頂頂托漂漂起，，尤其其是鋪鋪蓋中中部，，上托托水壓壓力遠遠遠大大于膜膜上面面的水水壓力力。應應該計計算在在水庫庫水位位下降降的過過程中中，鋪鋪蓋下下各點點的頂頂托壓壓力過過程。。按照照鋪蓋蓋底部部與頂頂部水水壓力力差的的最大大值計計算確確定復復合土土工膜膜上應應該壓壓填砂砂卵石石的厚厚度。。這樣樣算出出的砂砂卵石石厚度度可能能很厚厚。復合土土工膜膜鋪蓋蓋和上上游坡坡面防防滲為了減減小所所填砂砂卵石石厚度度，可可在復復合土土工膜膜某些些部位位裝置置逆止止閥，，當?shù)椎撞克畨毫αΥ髸r時，逆逆止閥閥向上上排水水。當當頂部部水壓壓力大大時，，逆止止閥閉閉合，，不會會向下下漏水水。在在水庫庫初蓄蓄水時時，原原來干干燥的的庫床床砂礫礫石孔孔隙中中氣體體會因因水滲滲入而而向上上排出出，會會頂托托復合合土工工膜使使之漂漂浮，，所以以也需需要逆逆止閥閥排氣氣。為為此，，設置置逆止止閥是是必需需的。。復合土土工膜膜心墻墻砂卵石石壩、、砂壩壩、堆堆石壩壩都可可采用用復合合土工工膜心心墻防防滲，，結構構簡單單。復復合土土工膜膜深埋埋壩內(nèi)內(nèi)，使使用壽壽命長長，但但不易易檢修修。心墻復復合土土工膜膜呈折折線鋪鋪設的的原因因主要要是施施工方方便;并且折折線型型松弛弛，更更能適適應壩壩體變變形，，不產(chǎn)產(chǎn)生較較大拉拉應變變和拉拉應力力。因因為較較大的的拉應應變和和較高高的拉拉應力力會加加速土土工合合成材材料老老化。。圍壩壩壩體防防滲型型式主主要有有心墻墻式和和斜墻墻式心墻式式防滲滲結構構土工膜膜一般般置于于壩體體內(nèi)部部，下下接基基礎垂垂直防防滲。。該防防滲型型式優(yōu)優(yōu)點為為:土工膜膜用量量較省省。缺缺點為為:由于施施工時時要求求壩體體填筑筑與土土工膜膜心墻墻鋪設設連接接同時時上升升，而而且土土工膜膜應做做成鋸鋸齒形形鋪設設，以以適應應堤壩壩的沉沉陷，，施工工較復復雜，，土工工膜施施工受受壩體體填筑筑影響響，相相互存存在干干擾。。斜墻式式防滲滲結構構在壩體體填筑筑完成成后在在上游游坡面面鋪設設土工工膜。。該防防滲型型式優(yōu)優(yōu)點為為:土工膜膜施工工與壩壩體填填筑互互不干干擾，，土工工膜施施工速速度快快，而而且具具備檢檢修條條件。。缺點點為:土工膜膜用量量較大大，上上游壩壩坡專專門設設置土土工膜膜保護護層及及相應應護坡坡結構構，工工程量量較心心墻式式大。。適合合新建建或加加固工工程。。土工膜膜厚度度計算算鋪在顆顆粒地地層上上的土土工膜膜厚度度計算算一般般有下下列兩兩種計計算方方法:1)前蘇聯(lián)聯(lián)經(jīng)驗驗公式式1974年前蘇蘇聯(lián)水水工科科學研研究院院在薄薄膜理理論的的基礎礎上結結合試試驗，，得出出計算算薄膜膜應力力的經(jīng)驗驗公式式如下下:1987年前蘇蘇聯(lián)出出版的的《土壩設設計》中介紹紹聚合合物膜膜厚度度的計計算公公式為為:根據(jù)水水壓大大小，，用理理論公公式和和前蘇蘇聯(lián)經(jīng)經(jīng)驗公公式計計算出出的薄薄膜厚厚度一一般較較薄，，但在在實際際工程程中，，避免免施工工破損損、水水壓擊擊穿、、地基基變形形撕裂裂土工工膜等等都要要求土土工膜膜有一一定厚厚度，，除耐耐水壓壓力擊擊破可可用計計算方方法確確定膜膜厚外外，還還沒有有考慮慮其他他因素素確定定膜厚厚的方方法，，實際際應用用在工工程中中，需需留有有較大大安全全系數(shù)數(shù)。2)顧淦臣的薄薄膜理論公公式A、對正方形形邊界上的的膜B、對長條形形縫邊界上上的膜式中T一單位寬度度膜的拉應應力(KN/ms)￡一拉應變變(伸長率%)p一水壓力荷荷載(KPa)a一正方形膜膜的邊長(m)b一長條縫的的寬度(m