土工膜缺陷對土石壩滲流特性的影響及控制措施

因為土工膜因缺點導致的滲漏問題可能對土工膜防滲土石壩工程安全形成危險，為此模仿不同的土工膜缺點大小和方位，分別選用剔除單元法和滲透系數放大法對存在缺點的土工膜壩面防滲土石壩進行飽滿-非飽滿三維滲流場有限元數值仿真計算，剖析土工膜不同缺點條件下大壩全體及部分滲流場改變規則。計算結果表明: 土工膜缺點滲漏僅對缺點鄰近壩體部分滲流場散布發生較大影響，對大壩其他部位影響不大; 土工膜缺點方位越低，缺點處水頭越大，缺點滲漏量添加越顯著，并使缺點處膜后壩體滋潤線部分舉高。最終，針對土工膜缺點滲漏提出了若干工程設計控制措施。

質量無缺的土工膜或復合土工膜具有優勝的防滲功能和較好的延伸性，且具有施工速度快和造價低價等長處?，F在，(復合) 土工膜已廣泛應用于土石壩、堤防、圍堰、庫底、蓄水池、渠道等防滲工程中。但是現有條件下，土工膜在實踐工程防滲應用時很難防止各類缺點的發生。岑威鈞從產品質量、受力、施工、規劃、運行等方面具體論述了土石壩中防滲土工膜各類缺點方式及其發生原因，其間施工引起的缺點占很大份額。國外曾對某工程28處共20萬m2土工膜進行質量檢測，發現均勻每1萬m2中有26個漏水孔，其間69%呈現在焊縫處。我國對土工膜施工工藝研討較晚，現在還缺乏施工相關的標準或導則等施工技能條文，同時還缺少有經歷的施工隊伍，因而土工膜可能更易呈現各種施工缺點。其他如變形不協調導致的土工膜撕裂，水壓或氣壓引起的部分脹破等也是工程中較為普遍存在的。因為缺點成因和類型的復雜性，為了便于定量描述與比較，學術界習氣將實踐各種形狀的缺點依照面積等效的準則當量處理成圓形缺點和縫狀缺點兩大類。國際聞名的土工組成資料專家Giroud和其合作者、Eloy-Giorni、Jayawickrama等學者對土工膜缺點滲漏做了不少研討，這些研討基本上是開展室內實驗或推導半理論半經歷公式，相關效果首要適用于廢物填埋場等低水頭滲漏問題。關于土石壩等高水頭防滲工程，現在尚無成熟的實驗或理論研討效果可供直接運用。土工膜缺點的存在，破壞了大壩防滲屏障的完整性，缺點處成為會集滲漏點，必然影響壩體滲流場散布特性，可能對大壩的防滲安全性形成隱患。為此，選用三維飽滿-非飽滿滲流有限元理論，針對典型的土工膜防滲土石壩樹立有限元計算模型，別離選用兩種辦法對土工膜缺點滲漏行為進行模仿，重點研討土工膜不同缺點條件(缺點大小和缺點方位) 對壩體滲流場的影響規則，剖析點評缺點滲漏對大壩防滲安全性的影響程度。最后，針對缺點滲漏問題提出了工程設計控制措施。

功能無缺的土工膜浸透系數一般在10^(-11)～10^(-13)cm/s之間，比混凝土資料具有更低的浸透性。用于土石壩防滲的土工膜厚度一般在0.5～2.0mm之間。因為土工膜厚度很小，用慣例有限元法對土工膜防滲土石壩進行網格剖分和核算時，不易模仿厚度僅為毫米級的土工膜的滲流行為。一般的處理辦法是將土工膜擴大處理成具有一定厚度的等效多孔介質，并假定其滿足達西滲流規律。岑威鈞等采用流量等效準則進行了模仿和比較剖析，即將土工膜的厚度增大n倍，在土工膜厚度方向上滲透系數增大n倍，一起平面內的浸透系數減小為原先的1/n。這樣將原先浸透各向同性的土工膜等效成浸透系數各向異性的等效浸透多孔介質。該辦法核算成果表明，不同土工膜厚度擴大倍數下，滋潤線僅在土工膜厚度等效區內有較大差異，膜后壩體部位基本堅持不變; 而滲流量雖跟著土工膜厚度擴大倍數的增大稍有減小，但在同一量級內變化細小，闡明按流量等效準則將土工膜擴大處理是可行的。因為質量杰出的土工膜浸透系數已達到10^(-11)cm/s，且大壩滲流主要為垂直于土工膜平面方向，因而土工膜平面內的浸透系數的減小對滲流場成果的影響徹底可忽略。所以，厚度擴大的土工膜仍然能夠簡化成各向同性浸透介質，避免了各向異性時浸透張量的旋轉問題，這種處理使得慣例各向同性的滲流核算程序仍舊能夠用于剖析土工膜防滲土石壩的滲流問題。

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