土工充泥袋抛坝促淤试验研究与实践论文

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1、土工充泥袋抛坝促淤试验研究与实践论文摘要：作者对土工充泥袋代替块石作为建筑材料，在水流作用下袋体的保沙性能和充泥袋的稳定性能等关键问题开展了一系列室内外试验研究，并提出了相应的解决措施。根据土工充泥袋稳定要求而研制的新型袋体“沙垫”现已在工程实践中广泛应用。关键词：土工充泥袋漏沙率保沙率袋体稳定土工合成材料是一种新型的建筑材料，已广泛应用于水利、水电、公路、铁路、海港以及军工等各个领域。黄河因泥沙颗粒较细，洪水流速较大，土工充泥袋应用于护岸工程时，保沙性能要求较高。因此，土工充泥袋外层用聚丙烯充泥袋布.freelm，d10＝0.014mm

2、，d60=0.033mm，曲率系数Cc=d230/(d60*d10)=1.25，不均匀系数Cu=d60/d10=2.36，属颗粒较均匀的细粉沙。泥沙起动流速为0.3～0.5m/s，干容重1.12～1.58t/m3，渗透系数1.21×10-4～1.38×10-5cm/s，内摩擦角20°～27°。1.2土工充泥袋布的选择1.2.1土工充泥袋布的选择选择充泥袋布的原则是：用泥浆泵进行充填时，袋布应满足抗拉强度、透水保沙性能等方面的要求；由于用量很大，所以又要求所选用的土工布价格低廉。我们根据就近的原则，选用了常州塑料编织总厂和杭州新丰塑料厂生产

3、的土工充泥袋布。其基本特性见表1。室内、外试验结果表明，用泥浆泵充填土工充泥袋时，袋布的抗拉强度应每50mm大于750N。表1所列的土工充泥袋布的抗拉强度基本上能满足这一要求。表1土工充泥袋布的基本特性产地物理特性力学特性水力特性经纬密度(丝/寸)单位面积质量/(g/m2)厚度/mm拉抗强度/(N/mm)顶破强度/N延伸率(%)当量孔径O90/mm渗透系数K/(cm/s)经向纬向经向纬向常州14×1614×151202100.510.571531.981637.46183141892618.61317.80.290.082.62×10-2

4、5.9×10-2新丰1000.3800250.14×10-21.2.2土工充泥袋的保沙效果试验用泥浆泵充填土工充泥袋，透水与保沙是相互矛盾的。从施工角度考虑，要求土工充泥袋布有较好的透水性，使充填的泥浆在袋体内排水快，泥沙固结时间短，从而达到加快施工进度目的，但相应保沙效果较差。一般土工充泥袋布都有一定的透水能力，其透水（或保沙）性与土工充泥袋布的单位面积孔的数量及其大小（当量孔径O90)有关。表2所列土工充泥袋布的渗透系数均大于施工现场土料的渗透系数。在施工现场测试表明，泥浆泵充填常州产1#土工充泥袋时，充入袋的含沙量为550kg/m3

5、，析出袋的含沙量为20kg/m3，保沙率为96％。由此说明，在渗透压力作用下土工充泥袋的漏沙量是不大的，能满足施工要求。表1中，杭州新丰塑料厂生产的袋布虽然渗透系数大一些，但浙江省绍兴县的围垦实践表明，该厂生产的袋布一般也能满足渗透压力作用下的保沙要求。表2土工充泥袋漏沙率试验编号生产厂家规格单位面积重量/(g/m2)漏沙率η(%)备注1#2#3#4#5#6#常州厂常州厂常州厂杭州新丰厂杭州新丰厂杭州新丰厂14×1614×1412～1313×1313×1314×15120150195200240210100.053.83.879.8100

6、.01.40袋体纵轴顺水流方向摆放如图1.2.3水流作用下土工充泥袋的保沙试验土工充泥袋在水流作用下的保沙性能是一项很重要的指标，但难以通过模型试验得到，一般需在土工充泥袋内装入天然泥沙，然后在接近天然流速的情况下进行冲刷试验。有人把沙袋悬挂在船尾，船在水中行驶，据此测得袋体保沙率与流速之间的关系。本项试验是在活动水槽内进行的。活动水槽长16.0m、宽0.5m、高0.6m，最大坡度24%，最大流量0.05m3/s，最大流速2.0m/s。为了增大活动水槽内的流速，又将试验段面宽缩窄至0.35m，使最大流速提高到2.2m/s。充泥袋试件的长2

7、0cm、宽10cm、厚5cm，为偏平长方体。用不同规格的袋布制成6种试验袋体。将试件安置在水槽底板轴线上，然后放水冲刷，并用南京水利科学研究院生产的智能流速仪施测流速。土工充泥袋的保沙性能指标用漏沙率表示，即(1)式中：η为试验袋体的漏沙率(%)；/s，冲刷时间2h，测得漏沙率如表2。从表2看出，在上述试验条件下，常州厂生产的3#、6#土工充泥袋试件的漏沙率较小(η5%)；2#、4#试件的漏沙率η50%；1#、5#试件的漏沙率更大(η=100%），袋体内泥沙全部漏失。可见，后4种土工充泥袋在流速２m/s左右的水域中难以满足保沙要求。为了进

8、一步探明土工充泥袋漏沙率与流速和冲刷时间之间的关系，用表中1#土工充泥袋试件在水槽内进行了不同流速作用下、持续时间为2h的冲刷试验。其漏沙率与冲刷流速间的关系见图2。从图看出，l#土工充泥袋试