土工膜环向约束球形鼓胀变形试验研究

• 作 者: 孟祥涛
• 机 构: 济南大学
• 出 处: 济南大学
• 发表日期: 2014年01期
• 关键词: 土工膜 环向约束 球形鼓胀 变形试验 影响因数

平原水库由于存在比较严重的渗漏问题，采用土工膜防渗已成为一种新推广的工程措施。虽然土工膜具有防渗性能好、适应变形能力强、耐腐蚀、抗冻性能好等优点，但是对于库底采用土工膜水平防渗（库盘防渗）的围坝型平原水库，在水库蓄水初期，由于库水渗漏、库区地下水位上升等多种原因，往往容易使膜下非饱和土中气体聚集、上升，并在土工膜下形成有压气体，产生土工膜气胀现象，甚至气胀破坏，对水库防渗造成诸多不便。国内对于土工膜变形特性的研究较晚，特别是对土工膜在环向约束下的球形鼓胀变形的研究涉及过少。论文分析了土工膜气胀变形的特点和影响因素，在参照土工膜常规试验装置的基础上，自主研制了一套土工膜气胀变形试验装置，并在此基础上进行了土工膜环向约束球形鼓胀变形试验研究。通过大量的土工膜气胀变形室内试验，总结了土工膜气胀变形的规律，得出了土工膜气胀变形的胀破强度，了解了土工膜气胀变形的影响因素，主要研究内容与成果如下：（1）研制了土工膜环向约束球形鼓胀变形试验装置。该装置由气胀装置、加压系统、测控系统等三大部分构成。气胀装置分为膜下容器和法兰两部分，土工膜样品置于膜下容器和法兰之间，通过法兰对土工膜样品施加环向约束。加压系统由气压泵供给有压气源，并可进行调节。测控系统主要是进行气压值和冠顶高度值的测量。（2）进行了土工膜气胀变形理论分析，规定了土工膜气胀变形的气胀应力和弯曲变形。通过室内试验，总结了土工膜气胀变形的规律。研究了不同试验条件下的土工膜气胀变形的胀破强度，得出结论：厚度为0.1mm的土工膜发生胀破时胀破强度为0.02MPa、胀破应变约为0.21，厚度为0.35mm的土工膜发生胀破时胀破强度为0.08MPa、胀破应变约为0.26，厚度为0.6mm的土工膜发生胀破时胀破强度为0.13MPa、胀破应变约为0.33。（3）进行了试验设备孔径、土工膜厚度、加荷速率分别对土工膜环向约束球形鼓胀变形影响的试验研究，深入分析不同因数对土工膜鼓胀变形应力应变关系、冠顶高度及胀破强度的影响。根据试验设备孔径对土工膜鼓胀变形的影响，推荐孔径为20cm的试验设备为土工膜气胀变形试验设备。