土工膜土石坝

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黏土斜墙结合土工膜构造双重防渗体系在水库大坝设计中的应用

黏土斜墙结合土工膜构造双重防渗体系在水库大坝设计中的应用

黏土斜墙结合土工膜构造双重防渗体系在水库大坝设计中的应用摘要:黏土是一种传统的天然防渗建筑材料,具有一定的防渗性能,在传统大坝设计中运用较多,但也存在一定的弊端。

土工膜是近些年探索采用的一种防渗材质,是一种高分子材料,具有良好的防渗性能,在水库大坝的防渗设计中得到了广泛应用。

本文以重庆市丰都县吕家沟水库的大坝为例,重点讨论了黏土斜墙和土工膜的特点和性能,然后利用各自优势共同构造双重防渗体系的应用分析,以供商榷。

关键词:黏土斜墙;土工膜;防渗;水库大坝;设计引言:随着国家对工程的合理使用年限和耐久性的重视和对水利工程安全性的要求不断提高,土石类水库大坝的防渗体系设计变得越来越重要。

防渗技术的选择是确保大坝运行安全的关键点,黏土斜墙防渗是一种利用当地材料的传统防渗技术,通过压实黏土提高密实性能,可以有效地防止水流渗透破坏,形成防渗体系。

土工膜是一种通过对聚合物特殊工艺制造具有防渗、耐腐蚀、耐老化等优异性能的材料,在防渗设计中得到了广泛应用。

1 工程概况吕家沟水库坝址位于重庆市丰都县,水库总库容31.60万m3,为Ⅴ等小(2)型水库,水库功能为当地提供供水和灌溉。

据地质调查,水库区域出露侏罗系中统上沙溪庙组(J2s)地层,岩性主要为暗紫红色砂质泥岩、泥岩互层。

河流两岸岸坡及河谷堆积第四系主要为残坡积(Q4eld)粉质粘土层,特征表现为灰褐色,可塑状,稍有光泽,沾手,可搓成直径3mm长条,一般无摇震反应、韧性中等、干强度中等,可开采利用。

通过对地形地貌、地层岩性的分析,表明该水库具备采用当地材料进行筑坝的条件。

经综合分析比较后,采用坝型为黏土斜墙(土工膜)防渗石渣坝,为土工膜和黏土斜墙共同组成防渗体系。

大坝最大坝高31m,坝轴线长173m,坝顶宽6m。

上游坝坡坡比为1:2.5,下游坝坡坡比为1:2.2和1:1.5。

坝体由上及下为坡面防护防渗区、斜墙防渗区、级配反滤区、土石过渡区、石渣坝壳区(含坡面防护)、堆石排水棱体。

土石坝

土石坝
护坡的范围:上游护坡,上部自坝顶开始 (如设防浪墙墙时应与防浪墙连接),下部伸 至死水位以下不小于2.50m(IV、V级坝可减至 1.5m),最低水位不确定时应护至坝脚。下游 坝坡应由坝顶护至排水体顶部,无排水体时也 应护至坝脚。
3.坝面排水
除了干砌石或堆石护坡之外,下游坝坡 均须设置坝面排水,排水应包括坝顶、坝坡、 坝头及坝下游等部位的集水、截水和排水措 施。同时,坝坡与岸坡连接处也应设排水沟, 其集水面积应包括岸坡积水面积在内。
土石坝优点: 就地取材,节省三材; 筑坝经验丰富; 对地形、地质条件适应性强; 施工技术简单;便于维修、加高、培厚和扩建。 因此,在国内外应用十分广泛。据统计,国内
已建成的八万多座水坝,土石坝约占90%左右。
密云水库(土坝)
水布垭水库(湖北清江)
水 布 垭
施工中的水布垭水库
坝顶上游侧宜布置防浪墙,墙顶应高于坝顶1.00~ 1.20m,墙底必须与防渗体紧密结合。
防浪墙应做成坚固不透水的结构。
尺寸应根据稳定和强度条件确定,并设置变形伸缩缝和做 好止水措施,如图5-24所示。
0.5
1.20 0.25
129.4 3%
心墙
沙壳
0.4 黄泥灌浆碎石 路面厚0.2m
干砌石护坡:国内使用较多,一般采用单层干砌形 式、厚度0.2~0.3m,通常在石料丰富且砌石费用便宜 的地区可以考虑采用。
卵石或碎石护坡:
适用于由砂或砾石填筑的下游坝坡,卵石或碎石的 粒径应为5~10cm,厚度40cm。
钢筋混凝土框格填石护坡:
适用坝坡较陡、仅仅采用卵石或碎石护坡不稳定且 不适宜采用草皮护坡的情况。框格尺寸一般为4~ 5m×4~5m,框条宽0.2m,厚0.3m,在框格中填卵石 或碎石。

土石坝PVC复合土工膜防渗心墙施工工法

土石坝PVC复合土工膜防渗心墙施工工法

土石坝PVC复合土工膜防渗心墙施工工法土石坝PVC复合土工膜防渗心墙施工工法一、前言土石坝是一种常用的水利工程方式,其核心要素之一就是防渗措施。

土石坝PVC复合土工膜防渗心墙是一种先进的防渗技术,能够有效地防止水流通过土体,提高土石坝的防渗性能。

本文将详细介绍土石坝PVC复合土工膜防渗心墙施工的工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。

二、工法特点土石坝PVC复合土工膜防渗心墙的工法特点如下:1. 防渗性能优异:PVC复合土工膜具有优异的防渗性能,能够有效隔离水流,确保土石坝的防渗效果。

2. 施工简便快捷:相比传统的混凝土心墙,PVC复合土工膜的施工更加简便快捷,能够大大缩短施工周期。

3. 适应性广泛:土石坝PVC复合土工膜防渗心墙适用于各种规模的土石坝,可应用于多种土质条件和水位要求的工程。

4. 经济效益显著:相对于传统的混凝土心墙,土石坝PVC复合土工膜防渗心墙的施工成本更低,经济效益明显。

三、适应范围土石坝PVC复合土工膜防渗心墙适用范围广泛,可应用于各种规模和类型的水利工程,包括水库、湖泊调蓄工程、堤坝、运河、水渠等。

不论是基础较好的土石坝还是土质条件较差的工程,都可以采用该工法来提高工程的防渗性能。

四、工艺原理土石坝PVC复合土工膜防渗心墙的工艺原理主要包括以下几个方面:1. 确定心墙位置:根据设计要求和现场实际情况,确定心墙的位置和长度。

2. 土工膜安装:首先在心墙位置进行挖坑,然后铺设PVC复合土工膜,保证膜与土体紧密结合。

3. 埋填土料:将合适的土料填充到复合土工膜两侧,形成辅助防渗层。

4. 复合土工膜折返与覆盖:将复合土工膜余量折返到土面进行覆盖,确保防渗性能。

5. 复合土工膜的连接与修补:对复合土工膜进行连接和修补,确保膜与膜之间不漏水。

五、施工工艺1. 心墙位置的确定:根据设计要求和现场条件,确定心墙的位置和长度。

复合土工膜在土坝防渗中的应用

复合土工膜在土坝防渗中的应用

复合土工膜在土坝防渗中的应用【摘要】土坝防渗问题往往为施工人员所重视,做好土坝的防渗工作,才能够更好地保证水利工程的正常运行。

在防渗工程的建设中,复合型土工膜是一种非常有效的防渗措施。

本文主要论述了复合土工膜在土坝防渗中的应用,供有关人员参考和借鉴。

【关键词】复合土工膜;土坝;防渗引言复合土工膜是目前常用的一种防渗材料,抗拉、抗撕裂、顶破等物理力学性能指标高,产品具有强度高、延伸性能较好、变形模量大、耐酸碱、抗腐蚀、耐老化、防渗性能好等特点,同时其选用了高分子材料,生产工艺中添加了防老化剂,可在非常规温度环境中使用,因此在水利等多类工程建设中得到了广泛的应用。

1 复合土工膜概述(1)复合土工膜的定义:可以分为广义和狭义,从广义上来讲,利用无纺土工布、编织土工布等与聚乙烯进行复合,用复合法进行淋膜,或复合防水板等都称为复合土工膜,是土工布和土工膜复合加工而成的一种新型材料。

(2)复合土工膜的特点:复合土工膜在水利渠道防渗工程中防渗效果明显,可以达到九成以上,大幅度提高了渠道防渗能力,比传统的材料更具优势。

另外,复合土工膜质量非常轻,操作起来简单快捷,便于运输。

(3)复合土工膜施工设备的选择:在水利渠道防渗工程中,复合土工膜施工是一个专业性高的流程,其土工膜的铺设、焊接以及检测等环节都必须使用专用的施工设备,以保证施工作业的科学性和连续性。

2 复合土工膜在水利工程渠道防渗中的应用2.1工艺原理复合土工膜是一种土工合成材料,具有较好的防渗效果,在坝体防渗中的利用如下图1所示。

复合土工膜施工原理是把复合土工膜铺设在需要进行渠道防渗的坡面上,利用自身的连接形成一个整体坡面防渗体。

同时在两渠堤顶上设置锚固槽埋设复合土工膜,保证渠坡复合土工膜的巩固与稳定。

为了使渠堤封顶硅形成一个完全封闭的整体防渗系统,需要在铺设好的复合土工膜上铺设C15硅预制块衬砌和砂垫层。

图1 土工膜防渗坝体结构1坝体;2支持层;3下垫层;4土工膜防渗层;5上垫层和防护层2.2施工工艺流程渠道开挖成型后,铺膜前需要整理渠坡坡面,并按照尺寸进行坡面平面的洒水夯实,使夯填土干容重不小于1. 65吨/立方米。

复合土工膜心墙堆石坝施工参数选择和质量控制

复合土工膜心墙堆石坝施工参数选择和质量控制

水利水电156 2015年12期复合土工膜心墙堆石坝施工参数选择和质量控制叶 靖中国水利水电第八工程局有限公司,湖南 长沙 410004摘要:期登沃代水电站堆石坝填筑施工主要包括堆石料、级配碎石过渡层、级配碎石垫层、级配碎石保护层组成,以土工膜为界,两侧填料交替碾压上升。

由于堆石坝在柬埔寨施工较少,根据柬埔寨实际情况确定各施工参数,严格按照试验参数进行施工,特别是复合土工膜焊接、铺土厚度及碾压遍数要严格控制。

关键词:水电站;施工参数;质量控制;复合土工膜 中图分类号:TV641.41;TV543 文献标识码:A 文章编号:1671-5810(2015)12-0156-021 工程概况斯登沃代二级水电站为引水式电站,总装机容量100MW ,在沃代河道上建一座壅水坝,通过坝左端的引水隧洞引水发电。

壅水坝由混凝土重力坝、溢流坝、两岸接头土工膜心墙堆石坝等建筑物组成,坝顶全长364.00m ,其中左、右岸堆石坝共224.5m ,坝顶高程479.50m ,最大坝高49m 。

土工膜上游侧布置有500mm 厚干砌石护坡、坝体堆石区、平均厚度为500mm 粒径小于20mm 的上游级配碎石保护层;下游侧依次布置有平均厚度为2m 粒径小于20mm 的级配碎石垫层、平均厚度为3m 粒径小于80mm 的级配碎石过渡层、无纺土工布反滤层、平均厚度为1.3m 粒径小于80mm 的下游级配碎石保护层、坝体堆石及500mm 厚的干砌石护坡。

2 施工参数的选择及试验方法 2.1 堆石坝施工参数选择依据目前,对于中小型石坝工程,一般可根据设计要求及借鉴同类工程选择施工参数,并结合本地区的实际原料情况,通过生产性试验验证施工参数合理性,并优化参数。

2.2 坝接头垫层及上游保护层填筑碾压参数 2.2.1 试验方法试验前,在已经平整密实的地基上,先进行原始高程测量,再采用CAT320挖机铺料,填筑料选择土料场开挖料,用挖机平仓至要求的厚度,粗铺厚度分别为30cm 、40cm 、50cm ,分3个条带,按照已经报批的试验方案,先后在碾压6、8、10遍并静置2分钟后,再进行高程测量,以确定碾压沉降值,在3个条带碾压完成后,采用挖坑法分别在3个碾压区域取样检测其含水率、压实度、干密度等。

土石坝复合土工膜防渗心墙施工工艺研究

土石坝复合土工膜防渗心墙施工工艺研究

土石坝复合土工膜防渗心墙施工工艺研究土石坝是世界上在防洪拦坝的一项重要的水利工程为了保证土石坝的安全使用,在建造土石坝的时候都会对土石坝做好防渗透能力。

在之前的土石坝建造过程中都会采用一些密度较大的物质作为防渗体,还阻挡雨水的浸湿,提高土石坝的抗震性能、工作能力和使用寿命。

目前,所使用的防渗材料大多是以土工膜和复合土工膜为主,本文就复合土工膜防渗墙的设计和建造做进一步的研究,为以后的工程设计提供可供参考的经验。

标签:土工膜;复合土工膜;防渗心墙;施工技术古语有云:“千里之堤溃于蚁穴”。

土石坝作为古代劳动人民在水利上的杰出的建筑,对人民的生命财产安全和灌溉农业有很大的帮助,是古代先人在水利上面一项重要的贡献。

古人在建造土石坝的时候就考虑到水流的渗透对其的侵害,一般在建造的时候都会选择防渗系数较高的原材料。

在建造的过程中经过不断地摸索和现代技术的不断进步,土石坝的防渗装置从黏土心墙、混凝土挡板和参有沥青的混凝土挡板等防渗体,过渡到现在的防渗材料土工膜和复合土工膜的防渗材料。

1.防渗体材料的发展1.1传統的防渗材料由于我国幅员辽阔,全国因地域的差异在土石坝的建造中选择的防渗材料有很大的不同,大多都因地制宜,选择适合本地的且防渗性能较好的防渗材料。

传统的防渗材料主要包括土料防渗体、混凝土挡板防渗体和掺有沥青的混凝土防渗体。

土料防渗体主要应用在地方包括心墙坝、斜墙坝和均质坝等防渗体上面,在河南的小浪底工程得到了成功的应用;混凝土挡板材料主要是石头为主要的防渗材料,其组成体系主要有防渗墙、趾板、挡板和各种止水接缝组成,建设高度一般都不会超过两百米,起源于十九世纪的美国,我国在上个世纪八十年代得到飞速的发展;掺有沥青的混凝土挡板主要是沥青和碎石块混合的材料,目前主要应用于蓄水水库和河流渠道等,因其有十分较好的抗裂性能而被工程技术人员广泛采用。

1.2 土工膜及复合材料土工膜是现代的一种新型的防渗材料,根据其组成的不同可以分为聚合物和沥青这两大类,根据其特殊的防水性能可以分为加筋和不加筋之分,而且其制造的地点也不尽相同,聚合物类型的土工膜在工厂中制造,沥青类型的土工膜则是在施工现场完成。

土工膜防渗斜墙在水库大坝防渗加固中的应用

土工膜防渗斜墙在水库大坝防渗加固中的应用

土工膜防渗斜墙在水库大坝防渗加固中的应用摘要:随着社会经济的发展与进步,水资源的开发与利用也日益受到人们的关注。

在水资源富集的区域内修建水库,是为了发挥本地水资源的优势和综合利用效率。

水库的功能有拦蓄洪水,防洪,发电,灌溉以及改善生态环境。

为此,必须对水库工程的建设,尤其是对水库大坝防渗加固的建设,给予足够的重视,才能更好地发挥水库的作用,采用最经济的防渗加固措施是解决安全隐患的最好办法,而土工膜防渗斜墙就是一种简便、实用的防渗技术。

本文对土工膜防渗斜墙在水库大坝防渗加固中的应用进行了论述,以供参考。

关键词:土工膜防渗斜墙;水库大坝;防渗加固引言目前,在水库大坝防渗加固处理中,土工膜防渗斜墙多采用复合土工膜。

所以,在应用土工膜防渗斜墙的施工中,一定要重视其铺盖方向的选择以及焊接质量的检查,并要根据具体条件,认真考虑其铺盖方案的设计。

从而使防渗斜墙能更好的应用于水库大坝的防渗加固,针对严重渗漏的水库坝体,进行有目标的防渗加固是十分必要的,而土工膜防渗斜墙在这方面起着举足轻重的作用。

1、土工膜防渗斜墙概述土工膜防渗斜墙要根据最短最少接缝铺设原则来设计。

最短接缝原则是在大坝的轴线上铺一层低矮的土工膜。

对具有良好地质条件的防洪堤或低坝,则要有针对性地进行计算。

在铺设土工膜的时候,要保证大坝的轴线与土工膜相垂直,并且要控制好两层土工膜的交叠间距,保证下垫层与土工膜的紧密接触,并且要把土工膜压平。

在进行压平操作时,应注意土工膜的松弛性设置,切勿用力过猛,使土工膜有一定的松弛度,一般设置为5%~6%,底面应无气泡。

土工膜因其重量轻、厚度薄,极易受大风破坏。

所以,在铺设土工膜时,必须严格控制土工膜上压重物的间距,一般使用编织袋中装砂子,每个袋子重量大约在25Kg左右,间隔4米左右设置一个,使其稳固。

目前,复合土工膜在防渗斜墙侧向排水、抗渗透性等方面得到了广泛的应用。

但是,复合土工膜整体质地较薄,为了防止发生渗水或漏失,需要进行针对性的设计。

土工膜土石坝

土工膜土石坝

水工设计手册第六卷第四章其他类型土石坝第二节复合土工膜防渗土石坝编写工作大纲黄河勘测规划设计有限公司Yellow River Engineering Consulting Co., Ltd.二OO八年十月一、编写依据与原则(一)编写依据编写依据包括如下有关规程规范:(1)《土工合成材料的应用技术规范》SL/T255-98(2)《土工合成材料应用技术规范》GB50290-98(3)《土工合成材料试验规程》SL/T235-1999(4)《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)(5)《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)(6)《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》(SL174-96)(7)《碾压式土石坝施工规范》(DL/T 5129-2001)(二)编写原则1、与本章共性内容如:基本材料性能、土石坝稳定、渗流、沉降、抗震计算等在第一章反映,本章仅反映与坝型特点有关的筑坝材料(土工膜)、专用分析计算方法、基础处理等。

2、编写思路应基本沿用第一版设计手册整体框架,编写内容以规程规范为主要依据,补充20年来水工设计新理论、新方法、新技术及典型案例。

鉴于目前存在水利、水电两套设计规范,应力求包容和协调,便于设计使用。

3、设计手册应便于查阅、文字精炼、力求简捷方式编写;体例与格式、名词术语、符号等均应符合《修编工作大纲》之规定。

二、编写要求1、编写内容突出土工膜防渗土石坝设计新理论、新方法、新技术和应重点解决的问题和方法,突出先进性、科学性原则。

2、总结和收集近年来国内水利水电土工膜防渗土石坝设计的最新经验和研究成果。

3、编写中提出的设计方法、设计理论应能为设计人员所接受,具有可操作性;并与当前我国颁布的有关规程、规范协调。

三、主要章节及第二节人员安排第四章其他类型土石坝(水科院、黄河设计公司)约15万字第一节概述一、其它类型土石坝的定义、分类(水科院)二、发展概况(水科院)三、国内外复合土工膜防渗土石坝应用现状及发展(黄河设计公司秦云香)第二节复合土工膜防渗土石坝(常务负责人张国兰、曹国利)(约7万字)一、含义及种类(刘宗仁)主要说明:土工合成材料的基本含义和种类,参考土工合成材料的相关资料;要求涵盖主要用途和品种。

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水工设计手册第六卷第四章其他类型土石坝第二节复合土工膜防渗土石坝编写工作大纲黄河勘测规划设计有限公司Yellow River Engineering Consulting Co., Ltd.二OO八年十月一、编写依据与原则(一)编写依据编写依据包括如下有关规程规范:(1)《土工合成材料的应用技术规范》SL/T255-98(2)《土工合成材料应用技术规范》GB50290-98(3)《土工合成材料试验规程》SL/T235-1999(4)《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)(5)《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)(6)《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》(SL174-96)(7)《碾压式土石坝施工规范》(DL/T 5129-2001)(二)编写原则1、与本章共性内容如:基本材料性能、土石坝稳定、渗流、沉降、抗震计算等在第一章反映,本章仅反映与坝型特点有关的筑坝材料(土工膜)、专用分析计算方法、基础处理等。

2、编写思路应基本沿用第一版设计手册整体框架,编写内容以规程规范为主要依据,补充20年来水工设计新理论、新方法、新技术及典型案例。

鉴于目前存在水利、水电两套设计规范,应力求包容和协调,便于设计使用。

3、设计手册应便于查阅、文字精炼、力求简捷方式编写;体例与格式、名词术语、符号等均应符合《修编工作大纲》之规定。

二、编写要求1、编写内容突出土工膜防渗土石坝设计新理论、新方法、新技术和应重点解决的问题和方法,突出先进性、科学性原则。

2、总结和收集近年来国内水利水电土工膜防渗土石坝设计的最新经验和研究成果。

3、编写中提出的设计方法、设计理论应能为设计人员所接受,具有可操作性;并与当前我国颁布的有关规程、规范协调。

三、主要章节及第二节人员安排第四章其他类型土石坝(水科院、黄河设计公司)约15万字第一节概述一、其它类型土石坝的定义、分类(水科院)二、发展概况(水科院)三、国内外复合土工膜防渗土石坝应用现状及发展(黄河设计公司秦云香)第二节复合土工膜防渗土石坝(常务负责人张国兰、曹国利)(约7万字)一、含义及种类(刘宗仁)主要说明:土工合成材料的基本含义和种类,参考土工合成材料的相关资料;要求涵盖主要用途和品种。

二、特性指标及其测试(张国兰)(结合土工合成材料的应用技术规范SL/T255-98,土工合成材料的重要特性指标和复合土工膜的特性指标)(一)应用技术规范SL/T255-98(3.2.1)(二)指标测试试验三、土工膜防渗的种类及技术特点(田华祥)主要说明:土工膜防渗的各种类型及技术特点。

特别是复合土工膜防渗土石坝的类型及技术特点。

如:水平铺盖防渗(涵盖库盆等内容)、坝坡防渗、垂直防渗等。

三、土工膜防渗的种类及技术特点3、土工膜防渗的类型及技术特点3.1 土工膜防渗的类型土工膜防渗有以下几种类型:①土石坝的防渗斜墙;②土石坝的垂直防渗心墙;③透水地基上土石坝的水平防渗铺盖;④透水地基上土石坝的垂直防渗墙;⑤土石坝的加高防渗。

图4-2-3-1是一些常见的防渗结构示意图,表4-2-3-1是国内部分土工膜防渗体坝的基本特性。

图4-2-3-1 土工膜防渗型式表4-2-3-1 国内部分使用土工膜防渗的工程实例3.2 土工膜防渗的技术特点土工膜是一种柔性防渗材料,可用于水库库盆、土石坝的垂直防渗墙、倾斜防渗层、坝的上游防渗铺盖、沥青混凝土面板或混凝土面板堆石坝的防渗层、尾矿坝的初期坝防渗层、渠道防渗、污水防渗和危险性废物料场的封闭等等。

土工膜防渗具有结构简单,施工方便,防渗效果好,节省工程造价,加快工期等技术特点,宜于在我国大力推广。

四、土工合成材料的选用(刘宗仁)结合土工合成材料的应用技术规范SL/T255-98(3.1.1)(一)极限抗拉强度折减(二)应力、应变安全系数计算(三)土工膜厚度计算五、稳定性验算(代巧枝)(一)土工膜防渗体的稳定分析如:内坡为砼预制板护砌,下设土工膜防渗,在渗流计算时,土工膜通过当量代换进行坝体渗流计算(二)膜后土工织物排泄能力核算六、施工技术要求与质量检测(张国兰)七、土工膜防渗土石坝设计(曹国利、代巧枝、田华祥)结合土工合成材料的应用技术规范SL/T255-98(第5章)(一)一般规定(代巧枝)(二)土工膜防渗结构(代巧枝)(三)土石坝防渗设计(代巧枝)(四)防渗铺盖设计(含库盆)(田华祥)7.4. 防渗铺盖设计(含库盆)在透水地基上修建土石坝,水平铺盖与斜墙、心墙联合防渗是通常采用的一种措施。

采用复合土工膜作铺盖,主要在于复合土工膜的主膜渗透系数极小,通常为10-11~10-12cm/s,起防渗截水作用,而且复合土工膜具有较大的弹性或塑性变形,可适应土体的沉降、胀缩等变形。

7.4.1 防渗铺盖厚度确定土工膜防渗铺盖厚度应按作用水头,地层中可能存在裂隙的形状与大小,以及土工膜的抗拉强度和破坏应变等,借薄膜理论来估算。

按照SL/T225-98《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》中的公式计算。

式中T ——薄膜的单宽拉力(kN/m );p ——薄膜上承受的水压力荷载(kPa ); b ——预计膜下地基可能产生的裂缝宽度(m ); ε——薄膜发生的拉应变(%)。

计算土工膜的厚度时,考虑土工膜垫层采用中细砂、砾石,作用水头按最大水头,假设裂缝宽度为10mm 时,计算最大水头的水压力荷载下土工膜的拉应力-拉应变曲线,此曲线应与选用厚度的土工膜材料的拉应力-拉应变曲线对比,求出应力安全系数和应变安全系数,如不满足,应选较厚膜。

根据经验,对于中水头坝,要求厚度一般为0.5~0.6mm 。

7.4.2 防渗铺盖结构设计土工膜下设反滤层,以防止铺盖万一穿孔时造成地层土流失,采用非织造土工织物的复合土工膜可以同时满足运行需要。

大面积铺盖下会积水、积气,应根据具体情况采取工程措施排除积水、积气。

土工膜不宜直接与粒径较大的土石料接触,应根据需要在两面设置细粒垫层或一面设置垫层,一面设置保护层。

如果地基是壤土或沙土,经平整压实后,可直接在其上铺设土工膜;如果地基中含有卵砾石较多,可先铺设沙土或中粗沙垫层,碾压密实,然后在其上铺设土工膜。

土工膜上应设置一定厚度的保护层,该层也应先铺砂土或中粗砂过渡层,然后是一般土石料或混凝土保护层。

保护层在压实或施工过程中应防止土工膜的损坏。

如果采用复合土工膜,经论证也可不设垫层而直接与粒径较大的土石料接触,使结构得以简化。

7.4.3水平铺盖防渗长度计算采用复合土工膜作斜墙(心墙)与铺盖联合防渗,复合土工膜应是一整体结构。

虽具一定的柔性,但与透水地基接触时,不可能完全嵌入到下层介质的孔εpbT ∙=204.0隙中,因此,其接触面上将存在较大的孔隙通道,沿接触面渗流的流速会逐渐增大,当渗透压力达到下层基土的临界水力坡降时,下层基土的颗粒即失去平衡,被水流从接触面上的孔隙通道中带走,形成接触冲刷破坏。

为防止下层基土颗粒的冲刷破坏,则需要复合土工薄膜铺盖具有足够的长度,以减小铺盖下的渗透坡降,达到透水地基渗透稳定的目的,此时的铺盖长度为铺盖的极限长度。

将斜墙与铺盖典型断面分为进口段、铺盖段和坝体段,计算模型见图4-2-7-1图4-2-7-1 斜墙与土工膜铺盖联合防渗典型断面根据渗流分析,其各段的水头损失分别为: 进口段: fo o kq h 44.0= (7.4-1)铺盖段: fo b bkq q TL h 1+∙=(7.4-2)坝体段: dfo d dk H h Tkq q q L h )2()(2221++++=(7.4-2)式中:h o 为进口水头损失(m );q o 为从铺盖前端进入到透水地基的单宽渗流量(m 2/s );k f 为透水基地的渗透系数(m/s );h b 为渗透水流流经断面1到2的水头损失(m);T 为透水地基的厚度(m );q 1为通过铺盖长度L b 的单宽渗流量(m 2/s );h d 为渗透水流流经坝体和坝基的水头损失(m );L d 为土石坝底宽(m );H 2为下游 水头(m );k d 为坝体的渗透系数(m/s );q 2为通过斜墙的单宽渗流量(m 2/s )。

将公式整理最后可得铺盖极限长度(L b )min 和相对于铺盖极限长度时的单宽渗流量q L 为:fdffd dffdfb Jk kTJL H k kT TJk kTH L 2)(44.0221min ++--+=(7.4-3)()⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+=222min 144.02H k k T J L T k k T H L k q d ff b df dd L (7.4-4)透水地基所能承受接触冲刷的渗透坡降,可用接触冲刷临界水力坡降公式计算:10min11181.0d d n L n Je fb gsf⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--=ωωγγγα(7.4-5)式中:J f 为透水地基所能承受接触冲刷的渗透坡降,可用接触冲刷临界水力坡降公式α为颗粒形状系数,砂粒α=1.17;γs 、γw 为土和水的容重(Kn/m 3);n g 、n f 为复合土工膜中的土工织物和透水地基的孔隙率;d e 、d 10为透水地基的等值粒径和有效粒径(m )。

7.4.4 土工膜铺盖的保护施工阶段防止施工人员和施工机械对土工膜可能产生的损伤,在铺设完毕后一直到运行期间防止土工膜受阳光直接暴晒,人畜或施工机械在表面行走造成损伤。

具体解决措施:在土工膜表面覆盖一定厚度的透水料保护层,厚度要求大于或等于1 m ,并且要与土工膜同时铺放。

(五)垂直防渗设计(田华祥)7.5. 垂直防渗设计7.5.1 垂直防渗土工膜垂直防渗基本原理是:首先用水冲、链斗或往复式锯槽机在需防渗的土体中垂直开出槽孔,并以泥浆护槽壁,然后将与槽深相当的整卷土工膜下入槽内,倒转轴卷,使土工膜展开,相邻两幅之间用搭接的方式连接;最后进行膜两侧的填土,即形成防渗帷幕。

回填时,在槽底回填粘土,厚度不小于1m,目的是密封,以防止水从下部绕渗,接着填与原筑坝土质相同的土,待其下沉稳定后,往槽内继续填土压实。

待土工膜出槽后,将其与建筑物防渗体系连接,不得外露。

在与建筑物连接处,土工膜应留有足够的富裕,以防止建筑物变形时拉断土工膜。

7.5.2 垂直防渗特点(1)开槽机造槽经济适用开槽机是垂直铺塑防渗技术施工开槽的主要设备,它是根据防渗技术要求和有利于施工两个方面而研制的,槽孔的深浅、宽窄可以调节,能够满足不同工程设计要求.机械结构简单、操作方便、机理明确、施工速度快,造孔经济适用。

(2)防渗材料性能好垂直铺塑防渗技术所采用的防渗材料一般为土工膜或塑料板。

这类材料防渗效果好,其本身渗透系数一般小于10-11cm/s,柔性好,易于施工;寿命长,在地下良好的保护状态下,其工作寿命至少在30年以上。

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