土工合成材料的防渗功能

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1、防渗功能一、防治作用及其应用举例防渗是防止流体渗透流失的作用，也包括防止气体的挥发扩散。日常生活中要求防渗的事例很多，水利工程中要修建大量的挡水蓄水、引水和输水等建筑物，更有防渗、防漏的要求。在水利工程中常见的防渗工程可列举如下。(1)堤坝的防渗斜墙或心墙。(2)透水地基上堤坝的水平防渗铺盖和垂直防渗墙。　(3)混凝土坝、圬工坝及碾压混凝土坝的防渗体。(4)渠道的衬砌防渗。　(5)涵闸、海漫与护坦的防渗。　(6)隧道和堤坝内埋管的防渗。　(7)施工围堰的防渗。　以往的防渗材料大多为透水性低的粘土、沥青油毛毡和各种涂料，它们的用量大，施工复杂，还往往出现干裂等质量事故。土工合成材料为防渗材料增加

2、了一种极有前途的品种，国内外的使用经验证明，土工膜用于防渗效果很好，质量轻，运输方便，施工简单，造价不高，只要使用得当，在绝大多数情况下，完全可以替代传统的防渗材料。但是，为了保证土工膜发挥其应有的防渗作用，应该注意一些关键性问题。　(1)土工膜材质。土工膜的原材料有多种，应该根据当地的气候条件等进行适当选择。例如在寒冷地带，应考虑土工膜在低温下会不会变脆破坏，是否会影响焊接质量；土质和水质中的某些化学成分会不会给膜材或粘结剂带来不良作用等。(2)排水、排气问题。铺设土工膜后，由于种种原因，膜下有可能积气、积水，如不将它们排走，可能因受顶托而破坏。(3)表面防护。聚合物制成的土工膜容易因日光紫

3、外线照射而降解或破坏，故在储存、运输和施工等各个环节，都必须时时注意封盖遮阳，特别是在施工过程中，应尽量缩短其外露时间，原则上应随铺随用土覆盖。二、防渗结构土工膜的厚度很薄，容易遭破坏，为了有效保护和提高其在坡面上的稳定性，要求按一定的结构形式铺设。原则上防渗结构应包括5层，如图2-12。1.防护层　防护层是与外界接触的最外层，是为了防御外界水流或波浪冲击、风化浸蚀、冰冻破坏和遮蔽日光紫外线而设置。该层由透水的堆石、砌石或预制混凝土板构成，要求有一定厚度。2.上垫层　　上垫层是防护层和下卧土工膜之间的过渡层，由于防护层多是大块粗糙材料，如果直接置于土工膜上，很容易破坏土工膜，如果防护层的块体

4、有移动，l—防护层；2—上垫层；3—土工膜；4—下垫层；5—支持层更会伤害膜材，因此上垫层必须做好。上垫层可以采用透水性良好的砂砾料，厚度应不小于10cm，根据具体情况，有时也可采用无砂混凝土或沥青砂浆等；如果防渗材料采用的是复合土工膜，则膜两侧的非织造土工织物可以起保护膜的作用，不必另设垫层。　3.土工膜　　土工膜是防渗主体，除要求有可靠的防渗性外，还应该能承受一定的施工应力和使用期间结构物沉降等引起的应力，故也有强度要求。土工膜的强度与其厚度直接有关，可通过理论计算或工程经验来确定。　单一土工膜表面光滑，摩擦系数小，铺在坡面上要考虑下滑的可能性。为此，在可能条件下，一般要求采用复合土工膜，

5、其表面的非织造土工织物与土的摩擦系数要比单膜的大得多；另外，也有地方将单膜加上纹路以增加糙度；再有则是从铺设方式上着眼，例如按锯齿形、台阶形铺设，或在坡面上设戗台等(图2-13)。4.下垫层下垫层铺在土工膜的下面，有双重功能：一是排除膜下的积水、积气，确保膜的稳定；二是保护土工膜，使其不受支持层的破坏。对于粗粒的堆石坝，下垫层也可起堆石与土工膜之间过渡层的作用，这时的下垫层由砾石、细砾和砂构成，三者之间的粒径应符合一定的层间关系。如果采用的是非织造土工织物复合膜，而且是用于碾压式土坝，则下垫层一般可以省去，因为非织造土工织物已经可以起到保护和排水排气作用，而且又增加了与土工膜的摩擦力。下垫层对

6、土工膜起支持层的重要作用。如果土工膜直接放在粗粒料上，在水压力作用下，它会被压进粗粒的大孔隙中，而被拉破。相反，如果膜下为平整硬层或细粒土料，则情况就会不同了。前人的试验研究证明，0.25mm厚的聚乙烯土工膜铺在级配良好的砂卵石层上，作用水头甚至达到200m，土工膜也没有破坏，这表明膜下垫层的状态对膜的安全至关重要。5.支持层土工膜是柔性材料，必须铺设在可靠的支持层上，它可以让土工膜受力均匀。除上述的下垫层外，支持层还可采用级配良好的压实土层，粒径应根据膜厚来选择。有学者建议，对于0.2mm厚的土工膜，支持层的最大粒径应不大于6mm，不均匀系数应不小于20。　如果是碾压式土石坝，由于其坝面平整

7、，又有较大密实度，可以不专门设置支持层。三、设计要点(一)堤坝的防渗　土工膜仅是土石坝的一个组成部分，其总体布置、设置范围与高程等应遵循SDJ218—84《碾压式土石坝设计规范》的规定。针对土工膜的核算有两方面。1.稳定性验算心墙土工膜不存在滑动失稳问题，对于斜墙稳定目前主要验算两种失稳情况。　(1)土工膜以上的防护层、上垫层连同膜本身沿下垫层或支持层面的滑动。这种情况一般不致发生，因为膜上端要求