某堆石壩工程的復(fù)合土工膜設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u17633某堆石壩工程的復(fù)合土工膜設(shè)計案例 145481.1復(fù)合土工膜的選型和分區(qū) 199831.2土工膜強度及厚度校核 31.1復(fù)合土工膜的選型和分區(qū)1.1.1材料種類、特性及主要性能土工膜可分為土工膜，加筋土工膜和加筋土工膜三大類。，（1），土工膜：以高聚物為原料，用吹塑法，擠塑法和滾壓法制成。聚乙稀，軟聚氯乙烯和丁乙烯可作為土石壩的防滲材料。（2），加筋土工膜：在聚合物膜內(nèi)加筋，加筋材料一般有尼龍絲布，錦綸帆布，聚丙烯針刺布等，其作用是提高土工膜的抗拉強度，爆破強度和撕裂強度。（3），復(fù)合土工膜：用針刺土工布加熱和壓制聚合物薄膜或用粘合劑粘合。土工布保護土工膜，防止其被接觸的卵石和礫石刺穿，在鋪設(shè)過程中被人和機械壓碎，在運輸過程中損壞。土工布還可以作為排水層，將膜后的滲水或孔隙水排出，防止膜因水，氣的抬升而失去溫度，加速膜下軟土或填石的排水固結(jié)，提高與砂，礫石界面的摩擦系數(shù)，是土石壩最理想的防滲材料。它的一個突出優(yōu)點是，即使聚合物膜被破壞，由于土工布的水力阻力，也可以限制大量的漏水?？勾虃赃h(yuǎn)高于單膜。1.1.2復(fù)合土工膜選型土工膜的選擇關(guān)鍵在于能否滿足工程要求。良好的均勻性和防滲性能是土工膜選擇的首要問題。一般塑膠制品，很是熱壓塑膠制品，質(zhì)地比較均勻。其滲透系數(shù)也比合成橡膠小，因此在工程中領(lǐng)取了廣泛的應(yīng)用。涂塑制品均勻性差，本項目不選用。橡塑制品也有壓涂兩種，前者優(yōu)于后者，但橡塑制品的滲透系數(shù)一般大于塑膠制品，故本工程不采用。，土工膜的厚度直接影響工程質(zhì)量。土工膜的厚度要求減少滲漏，避免施工損傷，水壓破壞，基礎(chǔ)變形和撕裂土工膜。，加筋和復(fù)合土工膜能顯著提高抗穿刺能力和抗水壓能力。本次設(shè)計擬采用復(fù)合土工膜防滲。1.1.3防護層及下墊層及復(fù)合土工膜分區(qū)堆石壩上的表面用土工膜防滲，在土工膜下鋪設(shè)墊層和過渡層。這兩層統(tǒng)稱為堆石壩的支撐層。墊層是過渡區(qū)最上游的部分，與復(fù)合土工膜接觸，直接起到支撐和保護作用。因此，墊層應(yīng)能起到類似柔性底板的作用，并應(yīng)具有盡可能大的密實度和變形模量。首先，上游表面基本平整，鋪設(shè)礫石過渡層。過渡層的最大粒徑約為15cm，最小粒徑約為5cmD15/d857～10（粗糙多棱材料，取大值，否則取小值）式中：D15—堆石計算塊徑。小于塊體直徑的材料占堆石總重量的15%D85——過渡層的計算塊徑，小于塊徑的材料占過渡材料總量的85%（按重量計）墊層尺寸約為1，膜厚約為1。粒徑較小的礫石使用小于1或粒徑小于2.0的礫石。膜厚約0.6，采用粒徑小于0.5的礫石。對于復(fù)合土工膜（300-400）G，可用礫石或粒徑小于4的礫石作為墊層。墊層材料的最大粒徑為100mm，最小粒徑可小于5mm。本次設(shè)計采用無砂混凝土澆注，水平厚度100mm。下面鋪設(shè)一層下墊層，水平厚度為1m。墊層與過渡層之間的夾層系數(shù)也應(yīng)滿足。本次設(shè)計采用以下方案：標(biāo)高250m以下采用復(fù)合土工350g/0.6pe/350g，標(biāo)高250m以上采用復(fù)合土工膜350g/0.4pe/350g。堆石體上游面澆筑一層10厚無砂混凝土，每隔2m在無砂混凝土上刷一層2砂漿，間距0.4m，以利排水。然后鋪設(shè)土工膜，表面澆筑10厚混凝土保護層，兩側(cè)錨入混凝土（粘土）槽中，頂部主要錨入L形擋土墻。1.2土工膜強度及厚度校核應(yīng)用薄膜理論得到以下復(fù)合土工膜工作拉力與工作應(yīng)變的關(guān)系式：考慮為長條縫邊界：（6-11）式中：b—長條窄縫的寬度，取b=0.01m。采用曲線相交法：圖6-11為曲線相交法計算示意圖，圖中曲線1為單位寬度張力T與一定壓力P下的應(yīng)變關(guān)系曲線，由式（6-11）求得?；谶@種關(guān)系，土工膜的厚度無法確定。它可以與拉伸曲線的土工膜結(jié)合使用（圖中曲線2）。這兩條曲線的交點是工作張力T和壓力P作用下相應(yīng)的工作應(yīng)變，從中計算安全系數(shù)，選擇符合要求的土工膜。1.2.10.4mm厚土工膜薄膜上承受的最大水壓力荷載為284.29KPa圖6-11曲線交會法示意圖計算結(jié)果如下表：表6-1：應(yīng)變（%）122.551020拉應(yīng)力T（kN/m）1.164.363.902.751.951.38注：T=0.58/。土工膜拉伸實驗曲線數(shù)據(jù)如下表(縱向)：表6-2：應(yīng)變（%）12.55810拉應(yīng)力（kN/m）1.413.355.958.299.55注：，土工膜拉伸實驗曲線數(shù)據(jù)如下表(橫向)：表6-3：應(yīng)變（%）12.55810拉應(yīng)力（kN/m）1.73.871.348.479.69注：，取表6-1、表6-2、表6-3分別與兩條土工膜拉伸實驗曲線相交，得數(shù)據(jù)如下表：表6-4邊界情況TK1K2長條縫縱向3.712.7530.3360.98.1822.15橫向3.872.533.6961.88.7121.72注：T、單位為kN/m，、單位為%；K1=/T，K2=/；根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng)K1、K2均大于5時，即認(rèn)為所用土工膜強度滿足要求。1.2.20.6mm厚土工膜薄膜上承受的最大水壓力荷載為534.45KPa計算結(jié)果如下表：表6-5：應(yīng)變（%）122.551020拉應(yīng)力T（kN/m）11.368.037.185.083.592.54注：T=1.069/。土工膜拉伸實驗曲線數(shù)據(jù)如下表(縱向)：表6-6：應(yīng)變（%）13468拉應(yīng)力（kN/m）2.211.448.3511.4813.74注：，土工膜拉伸實驗曲線數(shù)據(jù)如下表(橫向)：表6-7：應(yīng)變（%）13468拉應(yīng)力（kN/m）4.641.37.729.7211.61注：，取表6-5、表6-6、表6-7分別與兩條土工膜拉伸實驗曲線相交，得數(shù)據(jù)如下表：表6-8：邊界情況TK1K2長條縫縱向1.63.139.5