A Study on Impervious and Heat-Insulating Performance of Geomembrane Composites Within Breakwater

This paper investigates the performance of geomembrane composites used as impervious and heat-insulating lining within a breakwater for a power station. The seepage field, distribution of stress-strain contour and seepage discharge of hot water which has been treated as the inner thermal source in the calculation of heat-insulation, have been given by three-dimensional calculation method coupling seepage with stress. The results indicate that the impervious and heat-insulation effect of geomembrane composites is significant.

填埋场复合衬垫界面动力剪切特性研究

填埋是我国生活垃圾的主要处置方式。复合衬垫系统作为污染物与外部环境之间的屏障,是现代生活垃圾填埋场的重要组成部分。复合衬垫界面的动力剪切强度较低,在地震作用下填埋场极易沿衬垫界面发生滑移,并进一步造成填埋场整体结构的失稳破坏。针对国内外现有填埋场中常见的糙面HDPE土工膜-压实黏土复合衬垫界面,利用大型界面动力直剪仪,开展了考虑剪切位移振幅因素影响的动力剪切试验,得到了糙面土工膜-压实黏土衬垫界面的应力-位移曲线及动剪切强度演化过程,并进一步分析了动剪切模量和动阻尼比的振幅相关性。通过与已有涉及其他类型衬垫界面的对比,分析了糙面土工膜-压实黏土作为填埋场复合衬垫的抗震有利因素。

铜车坝水库泥岩石渣坝复合土工膜与振冲碎石桩地基中混凝土防渗墙综合防渗体系的应力变形特性

铜车坝水库泥岩石渣坝综合防渗体系具有振冲碎石桩地基中设置混凝土防渗墙、柔性复合土工膜联结混凝土防渗墙等关键因素,为确保大坝防渗体系的安全性,采用大型三轴试验获得了坝料的邓肯模型参数,建立了准三维有限元模型,在土工膜与上、下垫层料接触部位均设置接触单元,反映土工膜与垫层料之间的接触特性,数值模拟了大坝施工与蓄水过程,阐明了复合土工膜与防渗墙综合防渗体系的应力变形特性。结果表明,泥岩石渣料属于低压缩性土,但其具有较为明显的强度非线性特性;防渗墙各时期的位移变形模式不同,围堰挡水期防渗墙水平位移偏向下游,竣工期逐渐向上游偏移,而蓄水期防渗墙在水压力作用下向下游发展,因此防渗墙上、下表面均存在一定的拉应力区域;土工膜的拉应变主要集中在防渗墙与土工膜的连接处,这是由于该地区刚度差异较大变形非协调所致。研究成果可为设计与施工提供重要的理论与技术支撑。

复合土工膜防渗斜墙在碾压土石坝工程中的应用与质量控制

碾压土石坝因其技术简单、取材方便等特点,常作为矿山开采水利工程设施的流行坝型,为避免因有色金属渗漏而导致水源污染和生态破坏的潜在风险,采取有效的防渗措施对水坝的设计与施工至关重要。旨在探讨复合土工膜防渗斜墙解决方案,通过多层次结构的组合,包括长丝无纺土工布、双糙面HDPE膜、钠基膨润土毯等,形成可靠的防渗屏障,锚固于坝脚30 m外的截渗齿槽中,通过与土体的紧密结合,成功构建有效的防渗系统,以期为类似矿山建设水利工程设施的设计与施工提供有益的经验借鉴。

复合式深水围堰防渗体系施工技术研究

百色水库工程是广西西北旱片治理的骨干工程,在银屯进水塔的全年围堰建设中遇到深水围堰压实度难以保证、防渗风险高等诸多问题。对此提出钢板桩接土工膜的复合式围堰方法,并对施工工艺流程、材料及施工方法等进行研究,提出相应规范要求,最终高质量完成了广西境内最高(43 m)的围堰工程施工。通过现场质量检查和渗流监测结果可知,该围堰防渗体系实现了深水区域高土石围堰的高防渗功能,上述举措也成为工程关键技术之一。

复合土工膜在水库除险加固工程中的应用

基于长顺县天生桥水库均质土坝坝体严重渗漏已造成坝后沼泽化、下游水塘积水等现象,采用复合土工膜除险加固初步设计方案,详细分析了复合土工膜的优缺点,并深入探讨了复合土工膜的铺设工艺、拼接工艺、施工中应注意的细节,以及复合土工膜与坝踵、坝肩的嵌固墙及其基础帷幕灌浆的有机结合,形成大坝完整的防渗结构,以有效解决该工程的渗漏问题,可供类似工程参考。

水库大坝不同防渗体ABAQUS有限元模拟分析

坝体防渗加固是当前地方性水利工程面临的主要问题之一。以山东临沂河西水库为分析对象,利用ABAQUS有限元模拟分别对黏土心墙和复合土工膜心墙在应用后的各项参数进行了对比分析。经对比,发现复合土工膜心墙在抗变形、防渗效果、降低浸润线高度等关键参数中均表现较好,其中防渗效果更是出现了一个数量级的差距。

填埋场H-V立体土工膜界面行为细观机理研究

结合H-V立体土工膜(Horizontal-Vertical three-dimensional geomembrane)及传统水平土工膜衬垫与土相互作用的力学模型试验,利用基于离散元理论的颗粒流软件(Particle Flow Code,PFC),从细观角度系统研究不同几何特征的土工膜与土之间的相互作用机理。分别从已完成土工膜复合衬垫模型试验所得的宏观力学特征、不同几何特征的土工膜衬垫与土颗粒之间的位移变化规律、土颗粒与膜之间的接触力分布、膜上的应力分布及整体衬垫系统中竖向应力的分布等方面进行对比分析。结果表明:与传统水平土工膜相比,H-V立体土工膜除了具有传统水平土工膜与土之间的摩擦作用外,还有竖向膜部分对土颗粒附加的侧摩阻力和咬合力作用;竖向膜不仅可以约束土颗粒的位移和力链从受荷中心向加载板两侧方向的传递,而且能使H-V立体土工膜与土形成良好的约束挤密区,一方面延缓了H-V立体土工膜衬垫内部形成连续滑移面,另一方面更有效地均化了整体衬垫中的应力分布,使得相同上覆荷载下H-V立体土工膜衬垫的整体沉降和不均匀沉降更小。

基床防排水层土工合成材料工作特性试验研究

通过铁路路基室内试验和现场填筑试验,对比研究了复合土工膜、橡胶合成纤维土工布两种材料的基本力学性能和在不同防排水层构造中的施工损伤,总结了基床防排水层的施工工艺,并探讨了基床防排水层构造优化。结果表明:橡胶合成纤维土工布具有较低的伸长率、较高的强度,其抗拉断裂强度和顶破强力约为复合土工膜的5倍和3倍,其施工损伤系数明显小于复合土工膜,具有较强的抗施工损伤性能。薄层砂垫层宜采用人工摊铺或人工粗平与机械平整相结合的施工方法。砂垫层厚度在0~10 cm时,施工对两种材料的力学性能影响较小,但不铺设砂垫层对材料的水力学性能影响较大。仅考虑施工损伤因素时,可在提高土工合成材料强度、优化填料级配及其施工工艺的条件下,针对性优化基床防排水层的砂垫层厚度。

长丝纺黏与短纤针刺复合土工膜的蠕变特性及模型研究

工程中常用的复合土工膜有长丝纺黏和短纤针刺两种,为探究二者蠕变特性的差异,开展了拉伸强度试验及不同应力水平(10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%)下的长期室内蠕变试验,对比分析了两种土工布类型对复合土工膜断裂强度、蠕变变形的影响,基于应力水平建立了可反映蠕变规律的经验模型与黏弹模型,并与实测值进行对比,论证了其合理性。结果表明,相同规格下长丝纺黏复合土工膜的断裂强度大于短纤针刺复合土工膜;在蠕变试验中,长丝纺黏复合土工膜的临界应力水平为30%,短纤针刺复合土工膜为40%;相同应力水平下长丝纺黏复合土工膜的蠕变变形小于短纤针刺复合土工膜,反映出其抵抗变形能力更强;两种复合土工膜的蠕变-时间关系曲线规律相同,采用对数函数经验模型和4参数黏弹模型均可准确地反映复合土工膜在不同时间及应力水平下的蠕变规律;同时,4参数黏弹模型中弹簧的弹性模量E1对蠕变的影响最为敏感。

分离式复合土工膜鼓胀变形的膜布复合规律

分离式复合土工膜广泛应用于平原水库全库盘水平防渗工程中。为研究鼓胀变形及破坏时其中土工膜和土工布的作用规律,基于环向约束球形鼓胀变形模型,利用室内鼓胀变形试验和层状复合材料理论方法,分析了分离式复合土工膜(两布一膜250 g·m^(–2)/HDPE(高密度聚乙烯土工膜)0.4 mm/250 g·m^(-2))的鼓胀变形及破坏特征、鼓胀压力和应力的膜布复合规律,并探讨了该规律的初步应用。结果表明:由于土工布的透水透气性,分离式复合土工膜发生鼓胀变形时,与压力介质接触的最下层土工布为鼓胀变形无效层,其上方的土工膜和土工布为鼓胀变形有效层;有效层中最上层土工布首先发生裂口型破坏,土工布破坏后土工膜也会瞬间破坏;分离式复合土工膜的鼓胀压力(含胀破压力)等于有效层土工膜和土工布的鼓胀压力之和,应力(含胀破应力)等于有效层土工膜和土工布的应力与其相应厚度百分比的乘积之和,胀破高度和胀破应变与单层土工布的近似相等;有效层土工膜/布材料本身的应力越大,所组成的复合材料应力也越大;有效层中某一材料厚度百分比越大,复合材料应力越接近该材料的应力值,且接近的快慢程度与有效层材料之间的应力差值大小成正比。对于不同规格、类型基础材料组合成的不同种分离式复合土工膜,研究结果有助于确定其鼓胀变形力学特性,并能为实际应用中的材料选型提供参考。

复合土工膜在水库除险加固防渗工程中的应用

文中以某水库为例,从防渗层结构设计、坝坡面平整及坝坡调整、复合土工膜铺设、土工膜料连接、周边接触边界处理等多个方面对复合土工膜防渗工程设计和施工进行分析,以降低成本,获得较高的社会效益和经济效益。

水库坝体加固工程中的土工膜防渗施工技术研究

在大众生活以及社会生产力水平不断提高的当下,更对水库建设提出明确要求。文章针对水库坝体加固工程施工环节存在的诸多问题,主要从土工膜防渗施工技术出发,结合具体案例进行应用要点分析,以充分发挥现代化施工技术的应用价值,提高水库坝体加固工程施工效率与质量,为各行业提供高质量的水库防渗工程。

超深土工膜复合防渗墙施工技术概述及应用

土工膜复合防渗墙施工技术是一种防渗性能高、环保的施工工艺。其关键技术包括成槽、垂直铺膜、填充料的回填、防渗墙的接头施工。成槽施工设备包括液压抓斗、铣槽机、TRD、锯槽机等,铺膜方法有重力沉膜法、振动插入法、插入式,填充料有土与膨润土的混合填充、低标号混凝土、自凝灰浆、塑性混凝土等。接头形式有搭接式和锁扣式。介绍了三种土工膜复合防渗墙的施工工艺,并介绍了其应用范围。

黄沙古渡水源泵站围堰的设计与施工研究探讨

黄沙古渡泵站由于位置处于黄河岸边,取水水位较低,受地下水及黄河水的影响,基坑开挖前应完成围堰填筑,以保证后续工程能在旱地施工。围堰型式采用土石围堰,上游冲刷段采用方形吨袋土枕护坡,铅丝笼块石与散抛石护脚,回填料以细砂为主,采用复合土工膜防渗,考虑黄河岸边基坑渗水的危害,增加一层聚乙烯彩条布加强防渗。施工过程中围堰坚固无冲毁现象,基坑无渗水现象,保障了后续施工安全性,为同类型工程的设计和施工积累了实践经验。

不同膜厚复合土工膜的蠕变特性及模型研究

复合土工膜被广泛使用于土石坝中,其长期变形性能对结构安全及稳定性至关重要。通过长达90d的蠕变试验,对比分析了复合土工膜在不同厚度下的蠕变规律,对典型的经验蠕变模型进行了归纳分类,综合蠕变试验结果,提出了基于厚度水平的经验蠕变模型,验证了其适用性与可靠性;通过理论分析,提出了三参数黏弹性本构模型,应用Marquardt优化迭代算法及全局最优化求解模型参数,论证其合理性。结果表明:荷载施加瞬时位移量迅速增加,并随时间的增加应变增量逐渐减小,最后趋于稳定;当荷载为膜厚0.4 mm最大拉伸荷载的60%时,膜厚每增加0.1 mm,长期稳定时应变降低约6%;提出基于厚度的经验蠕变模型可有效反映应变与时间的关系,初始阶段的拟合效果更好;黏弹性本构模型中,厚度较薄时kelvin体对变形的影响更大,厚度较厚时弹性系数E1对变形的发展发挥着主要作用,本构模型能够较准确的反映材料蠕变的最终应变量。经验蠕变模型与本构模型结合可较好的预测不同厚度水平下复合土工膜的整体变形。

复合土工膜的试验技术和作用机理

综合分析了复合土工膜的特点和研究现状，对复合土工膜的材料特性提出了分解试验与整体试验综合进行的新颖研究方法，通过大量的分解与组合试验研究工作，得到了复合土工膜整体的力学、防渗特性与各种组合材料之间的关系，以及复合程度对整体特性的影响，研究了复合土工膜试验技术，提出了合理的试样宽度，解决了以往试验技术中一些模糊问题，分析了复合土工膜的受力和防渗作用机理。

深厚覆盖层上复合土工膜防渗堆石坝筑坝特性研究

在扼要分析防渗土工膜主要力学特性的基础上,结合一在建的深厚覆盖层上复合土工膜防渗堆石坝,对其进行非线性结构分析,着重研究复合土工膜和防渗墙的受力变形特性,并对几种不同规格的复合土工膜进行选型分析,确定适合大坝选用的防渗复合土工膜。此外,对坝体和坝基材料参数变化对复合土工膜和防渗墙受力变形的影响进行了敏感性分析。研究表明,在现有可能不利条件下该坝复合土工膜和防渗墙的应力变形均在合理可控范围之内,大坝结构安全能够满足要求。

应用复合土工膜加固石砭峪沥青混凝土斜墙坝

介绍用复合土工膜加固石砭峪水库沥青混凝土斜墙坝的方案、技术路线和设计等.通过沥青混凝土斜墙现场取样和室内试验,得到石砭峪大坝沥青混凝土的强度,应用三维有限元法计算大坝在各运行水位作用下坝体各部位的应力应变,找出多年来大坝漏水的原因.决定采用充填灌浆和铺设复合土工膜相结合的处理措施,加固处理后的大坝经多次水位升降运行,性态正常,效果明显,渗流量仅40L/s.

围堰防渗墙与复合土工膜联接型式离心模型试验研究

防渗墙上接复合土工膜是围堰常用的防渗体系,联接部位的有效性是决定防渗成败的关键。以某围堰工程为原型开展离心模型试验,通过监测复合土工膜在堰体与防渗墙变形过程中的应变,揭示复合土工膜的受力性状和联接部位的破坏机理。结果表明:一定上覆荷载作用下,复合土工膜与堰体之间的摩阻力超过其所承受的拉伸力,导致预留伸缩节不能发挥作用;复合土工膜下部风化砂的固结变形使之与刚性防渗墙之间产生较大的差异沉降,以及防渗墙与上游堰体的水平脱离,此两种变形不协调均可导致与防渗墙联接的复合土工膜因受拉而破坏。基于此,提出了防渗墙与复合土工膜联接型式的改进方法,使联接部位的复合土工膜不承受拉应力,通过离心模型试验验证其合理性和可行性,为指导围堰防渗体系的设计和施工提供了可靠的试验依据。