膨润土防水毯破损条件下渗流特性试验研究

发布时间：2020-02-17 17:40

【摘要】：为了从渗流量和渗透稳定角度深入研究膨润土防水毯破损处的防渗问题,开发了由压力控制系统和模型试验系统两部分组成的渗流试验装置,建立了针对坝体防渗工程中的防水毯破损情况的渗流物理试验方法,并通过膨润土防水毯不同破损工况下的渗流试验,初步探讨了影响破损防水毯与坝身土体联合抗渗的因素。结果表明,对破损防水毯和土体的综合渗透系数的影响,孔洞大小比破损率要敏感;对于孔洞修复能力,主要的敏感的因素包括孔洞直径D及防水毯规格(材料本身性能)。在工程中要做好以下两点:(1)工程中刺破孔洞直径D小于0.5 cm,超过0.5 cm的孔洞应当做修补;(2)局部刺破率不宜大于0.5%,尽量保证防水毯接触面的平整。
【图文】：

模型试验

增刊2盛金昌等：膨润土防水毯破损条件下渗流特性试验研究317装填稳流碎石和反滤料，设有进水管（配有进水阀）和上游测压管。上筒中装填被保护粉土（原土），上覆碎石层，设有出水管和下游测压管；上下筒之间固定GCL试样。在上下游压力差的作用下水流从GCL破损处通过，实物见图2。图2模型试验系统Fig.2Testmodelsystem2.3试验方案及步骤本次试验主要研究防水毯破损率、孔洞直径、防水毯规格型号等因素对工程渗透特性的影响，破损率分为0.3%和0.5%两种，主要孔径分为1.0cm和0.5cm两种，防水毯规格型号分为5000g/m2和5500g/m2两种。采用优选正交法选择试验工况组合，具体见表1。表中，试验中以所有孔洞总面积的和作为破损面积，除以GCL试样总面积求得破损率。具体试验步骤：①在筒中装填试样。将下筒筒壁安装在底板上，装填碎石填平，铺上反滤料，裁剪出需要大小的GCL，按图中所示固定在下筒的顶部。在下筒上部安装上筒，接着在GCL上面填筑粉土，覆盖碎石。盖上顶板，拧紧螺丝固定，并保证密封性良好。②连接压力控制系统。安装好的仪器模型（见图2）。然后，向下筒内注满水，连接加压管路，通过压力控制系统施加压力。等过一段时间下筒上游水头基本稳定，从上筒注水，连接下游测压管，使上筒饱和。③进行试验。上下筒充分饱和一段时间后GCL充分膨胀，再通过压力控制系统输送压力，安装完后，用进水阀控制进水管的进水量，以调节上游水压力。下游水压力由于GCL与粉土共同防渗作用，几乎不变。当上下游水头差稳定后，测试渗流量，测完后，再稳定更高的一个水头差，测试数据。依次上升，，直至破坏。3试验结果分析各组试验所测得的渗透系数范围和渗透破坏时的临界渗透梯度值见表2，后文分组讨论试验结果时分析所

孔洞,渗流梯度,破损率,渗透系数

增刊2盛金昌等：膨润土防水毯破损条件下渗流特性试验研究319图6B组与C组试验工况渗透系数与渗流梯度关系对比Fig.6RelationshipsbetweenKandJinteamBandC(a)1cm孔洞(b)0.5cm孔洞图7孔洞愈合情况Fig.7Healingofholes3.3GCL规格型号对综合渗流特性的影响本试验主要研究在破损孔洞直径与破损率相同工况下防水毯规格变化对系统防渗效果的影响。（1）A组与E组试验结果对比A组试验的防水毯规格为5000g/m2，E组试验为防水毯规格为5500g/m2，其他试验条件相同（最大刺破孔径为φ1.0cm，破损率为0.5%，上覆粉土为10cm土+5cm石子）。图8为A组与E组试验工况的渗透系数与渗流梯度关系对比。由对比结果可以看出，在相同的破损率（0.5%）和孔洞直径（1.0cm）的情况下A组的渗透系数是E组的3～5倍。（2）B组与F组试验结果对比B组试验的防水毯规格为5000g/m2，F组试验的防水毯规格为5500g/m2，其他试验条件相同（最图8A组与E组试验工况渗透系数与渗流梯度关系对比Fig.8RelationshipbetweenKandJinteamAandE大刺破孔径为φ1.0cm，破损率为0.3%，上覆粉土为10cm土+5cm石子）。图9为B组与F组试验工况的渗透系数与渗流梯度关系对比。由对比结果可以看出，在相同的破损率（0.3%）和孔洞直径（1.0cm）的情况下B组的渗透系数是F组的3～4倍。图9B组与F组试验工况渗透系数与渗流梯度关系对比Fig.9RelationshipbetweenKandJinteamBandF（3）D组与G组试验结果对比D组试验的防水毯规格为5000g/m2，G组试验的防水毯规格为5500g/m2，其他试验条件相同（最大刺破孔径为φ0.5cm，破损率为0.5%，上覆粉土为10cm土+5cm石子）。图10为D组与G组图10D组与G组试验工况渗透系数与渗流梯度关系对比Fig.10RelationshipbetweenKandJ

【参考文献】