土工膜环向约束气胀变形试验研究

对于库底采用土工膜水平防渗的围坝型平原水库,由于库水渗漏、地下水位上升等多种原因,使库区非饱和土层中孔隙气体聚集、上升,并在土工膜膜下形成有压气体,使土工膜产生局部隆起的气胀现象。根据土工膜气胀鼓起变形的特点,将土工膜气胀变形近似简化为环向约束球形鼓胀变形。为了解土工膜环向约束条件下球形鼓胀变形的特性,研制了4种不同规格的土工膜气胀变形专用试验设备,分析了试验设备孔径对土工膜胀破压力的影响,选择外径20 cm试验设备作为土工膜气胀变形试验的基本设备。利用选定的土工膜气胀变形基本试验设备,进行了环向约束条件下土工膜气胀变形和气胀破坏试验,总结了土工膜气胀变形和破坏的规律,得出结论：1土工膜气胀应力应变曲线可分为线性变形、强化变形、弱化变形和胀破拉断4个阶段;2气胀变形表现为不均一性,气胀破坏为张拉破坏,破坏形态表现为一条通过球冠顶点的大圆曲线或不通过球冠顶点的小圆曲线;3对于厚度0.35~0.6 mm的土工膜,其气胀胀破压力为0.08~0.12 MPa,胀破冠顶高度为4.6~5.5 cm;4对于厚度0.35~0.6 mm的土工膜,其气胀延伸率为17.6%~18.5%,远小于土工膜单向拉伸延伸率。

不同膜布组合形式下复合土工膜的气胀变形破坏试验

为了解复合土工膜在水库水位"抬升-下降"过程中的受力和变形特性,针对不同膜布组合形式下的复合土工膜,开展了气胀变形破坏试验。结果表明:不同复合土工膜的变形差异较为明显;土工膜的主要作用是提升防渗体的弹性和韧性,而土工布主要提升防渗体的塑性和胀破强度,起"加筋"作用;复合土工膜要结合施工过程中的上下细砂基础结构型式、地下承压层排气导管做法、透气阻水防渗膜新材料以及工程经济效益等进行综合确定和优化。