土工织物拉伸对反滤性能影响的研究

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1、摘要在水利、土木工程中土工织物常用作反滤层。合适的反滤层需满足三类反滤准则，包括渗透准则、保土准则和淤堵准则，孔径特征是土工织物反滤设计中重要因素。土工织物在实际使用中大多处于受拉状态，但目前各准则均没有考虑拉伸对土工织物孔径特征的影响。拉伸作用下孔径特征会发生变化，严重影响土工织物的反滤性能。本文通过对土工织物拉伸前后孔径特征的研究，发现其变化规律，以期得出符合使用状态的设计准则。本文首先对土工织物拉伸时孔径特征和反滤特性变化的研究成果加以分类和总结，用数字图像法测定了有纺土工织物受拉后孔径特征，得出了有纺织物开孔面积率、三种典型特征孔径与拉伸应变

2、的线性规律：用动力水筛法测定了无纺土工织物受拉后等效孔径，得出了无纺织物等效孔径与拉伸应变的线性规律，从各自的纤维结构出发推导了拉伸前后有纺和无纺织物孔径计算公式，最后用梯度比实验仪对两种土工织物受拉后反滤性能的变化进行了研究。相关研究成果总结如下：(1)有纺土工织物开孔面积率随着拉伸应变的增大而增大，且二者呈近似线性关系：单向拉伸引起有纺土工织物的孔径分布曲线向孔径大的方向移动，造成织物孔径的增大；用％、％和％分别代表小孔径区域、中等孔径区域和大孔径区域，这三种统计意义上的特征孔径变化率都近似与拉伸应变呈线性关系，小孔径区域变化率随拉伸应变的增加而

3、增长快；从有纺织物纤维结构的出发推导了孔径公式，该公式可以用来计算拉伸前后等效孔径和开孔面积率，计算结果与图像法测试值、现有文献结果吻合。(2)无纺土工织物的渗径、孔洞比有纺土工织物复杂，未受拉时等效孔径随着厚度增加逐渐变小；较小拉应变时等效孔径都随着拉应变的增大而变小；推求的无纺织物受拉时孔径计算公式与测试结果变化趋势相同，公式计算值和测试值较、现有文献结果吻合。(3)拉伸率增加时，透过有纺土工织物的水流流速增大，过滤出的土最增多，GR／GRo值变小；透过无纺土工织物的水流流速减小，过滤出的土量减少，GR／GRo值变大。IV本文对土工织物反滤应用中

4、的重要影响因素一一拉伸进行了系统研究，促进了土工织物反滤理论和试验技术的发展，并为土工织物拉伸条件下反滤设计提供了依据，有较强工程应用价值。关键词：土工织物反滤特征拉伸率特征孔径等效孔径梯度比值VAbstractGeotextilesarecommonlyusedtoretainthesoilontheupstreamsidewhileliquidpassthroughtheminhydraulicandcivilengineering．Threecriteriaarerequiredforgeotextilefilters，includingper

5、meabilitycriterion，retentioncriterionandcloggingcriterion．Duetothecomplicatednatureofactualfiltration，threecriteriahavebeensimplified，withoutconsideringeXtemailoadingconditions．Openingsizeisanimportantfactorinfiltrationdesign．Openingsizehassomechangesundertension,whichwillaffec

6、tthefiltrationofgeotextile．Theopeningsizeissuitablewhenoptimalgeotextileisusedintheproject．Iftheopeningsizebecomessmaller,thegeotextilewillnotmeettheretentioncriterion．Iftheopeningsizebecomeslarger,thegeotextilewillnotmeetpermeabilitycritetion．Filtrationpropertiesofgeotextilesa

7、ffectedbyuniaxialtensionwerestudiedonthebasisofexperimentalandtheoreticalanalysis．First,theopeningsizevariationofwovengeotextileundertensionwasdeterminedbytheDigitalImageMethodandtheopeningsizevariationofnonwovengeotextileundertensionWasdeterminedbytheHydrodynamicSievingMethod．

8、ThenopeningsizeformulasWCrederivedfromfiberstructures．