土工合成材料在水利防渗工程中的应用

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1、土工合成材料在水利防渗工程中的应用第2期(总第156期)2005年5月1006—8139(2005)02—93—02山西水利科技SHANⅪHYDROTECHMCSNo.2(TotalNO.156)May.20050引言土工合成材料在水利防渗工程中的应用张四平(山西省水利科学研究所,太原030002)摘要:文中介绍了土工合成材料的性能,包括土工膜和复合土工膜的力学指标,防渗性能及其耐静水压试验,论述了它们的厚度,类型的选择及施工中应注意的几个问题.关键词:土工合成材料;土工膜;复合土工膜;防渗;检测中图分类号:TV441文献标识码:B土工合成材料是

2、以人工合成高分子聚合物塑料,化纤,合成橡胶,玻璃纤维等为原料所制成的各种透水,不透水产品,置于土体内部,表层及各层土体之间,可以起到防渗,防护,过滤,排水,隔离,加筋和加固等作用.土工合成材料已广泛应用于公路,铁路,海港,城建,国防,水利等工程,涉及工程各个领域.是一个应用前景广阔的新型建筑材料.土工合成材料分为土工织物,土工膜,土工复合材料和土工特种材料四大类.其中作为防渗材料的有土工膜,复合土工膜,加筋土工膜.土工膜常用的是高分子聚合物,一般分聚乙烯(Polyethylenne或Polythene,缩写PE)和聚氯乙烯(Polyvingchl

3、oride,缩写PVC)单膜两种,它有很好的不透水性,弹性,适应变形能力,抗老化性,耐久性,尤其适合于水下工程.加筋土工膜是在聚合物的内部加筋,加筋材料一般为锦纶丝,丙纶针刺织物,其拉断,撕裂,顶破强度高,可应用于高的土石坝和重要工程.复合土工膜是聚合物与针刺土工织物加热压合或用胶粘剂粘合而成,称为复合土工膜.此材料可防止刺破,损坏而失去防渗作用;又可在膜的背面排水,以防膜被水气托起而滑动失稳,增强砂,卵石接触摩擦系数,是土石坝理想的防渗材料.1土工合成材料的性能试验为了在工程设计施工中正确选择使用土工合成材料产品指标,不至于因盲目选材,造成设计

4、指标不足或浪费,我们必须对材料的工程特性有足够的了解,以保证各项工程建设质量取得良好效益.为此,针对土工膜,复合土工膜防渗特点,对我省桑干河,汾河,潇河等八个灌区节水改造工程和昔阳龙门口引水枢纽,长治石子河等除险加固工程中,所采用的PE,PVC土工膜和复合土工膜,进行了实验室检测和对其技术指标进行试验研究.1.1土工膜的特性部分土工膜产品的试验结果见表1.从表1可以看出土工膜拉断的极限延伸率都大于400%,说明它有很好的弹性和变形能力,适应不同施工条件和应力;并有良好防水,抗渗透能力.用于节水改造工程的堤坝防渗是表1土工膜技术指标规格质量厚度断裂

5、强度断裂伸长率(MPa)(%)渗透系数(mm)(g/m:)(mm)(cm/s)纵横纵横O.177O.1119.O17.64154063.56×10一O.2208O.242O.219.64244001.27×10一'O.22220O.2624.523.84274181.O5×10一'很好的材料.1.2复合土工膜的性能在工程应用中土工膜因比较薄,容易破损,在运输和施工中容易损坏.为此,工程实际应用中,多采用复合土工膜防渗更佳.表2是复合土工膜测试性能指标.表2复合土工膜(一布一膜)技术指标断裂强度断裂伸长率规格质量(kN/m)(%)渗透系数(g/ra

6、m)(g/rn2)纵横纵横(em/s)1OO/O.23286.26.384961.935×10一200/O.3478.68.38.O95951.235×10一300/O.25O1.O8.48.282813.128×10一:从表2技术指标分析,可以看到,当土工膜(PE),(PVC)上粘敷一层土工布,形成复合膜时,技术指标发生了很大变化,复合膜保持的防水抗渗性能没有减弱,还大大增加了断裂强度,撕破能力也有了明显的提高,使运输过程和工程施工难度减小,膜上复合一层土工织物后,土工织物可以保护土工膜不至于被接触的卵石碎石刺破,不至于被人和机械损坏,不至于在

7、运输过程受损.1.3土工膜的抗渗性能在水利工程中主要应用土工膜,复合土工膜挡水,其渗漏的动力为防渗土工膜两侧的水头差,测试土工膜,复合土工膜的抗渗性能是防渗土工膜应用最重要的指标之一.测试土工膜抗渗性能指标,是在试样两测保持一定蒸汽压差的条件下,测量透过试样的蒸汽量来评价土工膜的渗透性,最终测得土工膜阻挡水,水汽,气体的能力.?93?第2期(第期张四平:土工合成材料在水利防渗工程中的应用2005年5月No.2(TotalNO.156)May.2005复合土工膜的抗渗性能测定是在一定压力水头作用下的抗渗试验,在规定水力压差下,一定时间内通过试样的渗

8、流量及试样厚度,求得渗透系数,计算服从达西定律,渗透系数范围A×10'cm/s～A×10一"cm/so1.4耐静水压在防渗工程中复合土工