土工合成材料在土石坝防渗和排水反滤中的应用

土工合成材料在土石坝防渗和排水反滤中的应用

摘 要 土工合成材料是一种很有发展前景的新型坝工材料,随着其产品品种的不断增加，越来越得到广泛的应用，它不仅具有防渗、排水、过滤、隔离、防护等多种功能，尤其在土石坝防渗和排水反滤中的应用，更是收到了节省工程投资、缩短工期的效果，值得在土石坝工程中大面积推广使用。 关键词 土工合成材料；防渗；排水；应用

中图分类号tu5 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）56-0155-01

土工合成材料是以人工合成的聚合物（包括各种塑料、合成纤维、合成橡胶）为原料制成的土工织物和土工膜等产品。土工合成材料具有重量轻、整体性好、产品规格化、强度高、耐腐蚀性强、运输和储运方便、施工简易等优点。应用于土石坝工程可收到节省工程投资、缩短工期的效果。土工合成材料具有防渗、排水、过滤、加筋、隔离、防护等多种功能，是一种很有发展前景的新型坝工材料。随着其日益广泛的应用，产品品种不断增加，质量性能不断提高。我国国家技术监督局与建设部也已发布了gb50290——98《土工合成材料应用技术规范》。 1土工膜

土工膜为高分子聚合物或由沥青制成的一种相对不透水薄膜。聚合物薄膜所用的聚合物有合成橡胶和塑料两类。合成橡胶薄膜可用

尼龙丝布加筋，其抗老化及各种力学性能都较好，但价格比塑料薄膜贵。水利工程上采用的塑料薄膜主要是聚氯乙稀和聚乙烯制品，此外，还有各种复合型土工膜，如将土工薄膜与土工织物复合成一体，土工织物能起缓冲受力作用，可弥补土工膜强度的不足，又能改善接触面的抗磨性能。土工膜的渗流系数一般都在1×10-8cm/s以下。土工膜早期应用于渠道防渗，20世纪60年代以后应用于土石坝，在前苏联及法国等欧洲国家应用较多。据报道，前苏联曾在150多座土石坝中使用土工膜防渗，效果良好。1984年西班牙建成的波扎弟洛斯拉莫斯堆石坝，坝高97m，使用土工膜防渗运行良好，现已加高到期134m。

应用土工膜作土石坝防渗体时，可以铺设在上游面，并在其上部和下部分别设置上垫层和下垫层，再在表面加防护层。防护层可采用砂砾料、干砌或浆砌块石、混凝土块等；上垫层可采用砂砾料、沥青混凝土、土工织物或土工网等；下垫层可采用压实细粒土、土工织物、土工网、土工格栅等。当土工膜具有足够强度和抗老化能力时，也可不设防护层、上垫层；复合土工膜可不设下垫层。采用土工膜的坝坡坡度受垫层和土工膜间的摩擦系数所控制，一般比较平缓，用料较多，但铺设和检修较方便。也可将土工膜直立铺设于坝体中部，此时坝坡坡度可不受其影响，薄膜也不易损坏，但以后的维修更新不便。土工膜多用于斜墙坝。在土工膜防渗体设计施工中，要注意许多细部构造问题，以保证其防渗效果，如尽量采用复

合型土工膜，膜厚不宜小于0.5mm,对于重要工程应适当加厚；对于次要工程,可以适当减薄,但最小不得薄于0.3mm；做好底部、周边与不透水地基或岸坡的结合，一般采用锚固槽的连接方式；铺设时应保持松弛状态，以避免高应力造成的破坏；注意薄膜的粘结或焊接工艺，以保证连接质量。土石坝上游防渗土工膜铺设通常有平直坡形、折坡形、锯齿形、台阶形4种方式。施工工序主要有准备工作、铺设、拼接、质量检验和回填。土工膜防渗系统应进行稳定性验算及膜后排渗能力校核。

土工膜的老化和使用寿命问题为工程界所关注。通过大量室内和现场试验研究表明，薄膜埋设于土石坝内中，与温度、紫外线、大气等老化因素基本隔绝，加上抗老化剂的应用，可以认为，老化并不严重。前苏联在有关规程中规定：聚乙烯薄膜可用于使用年限不超过50年的建筑。从试验室加速老化试验的结果推算，埋在坝内的聚乙烯薄膜可使用100年。欧美国家也有类似的经验。 2土工织物

土工织物为用聚酯（pes）、聚酰胺（pa）、聚丙烯（pp）、聚乙烯（pe）和聚乙烯醇（pva）等高分子聚合物纤维制造的透水性织物，但其中不得掺有棉、毛、丝、麻等天然纤维，因其强度较低，耐久性能较差。按加工工艺的不同，可区分为织造土工织物和非织造（无纺）土工织物两类。用途较广的是非织造土工织物，它的纤维呈不规则或随意排列，用化学粘合、热力粘合、机械粘合等方法制成。

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