如果用粘接劑將膜牢牢粘貼在瀝青混凝土斜墻或混凝土面板上,膜斷裂時(shí)都不會(huì)滑移,斜墻限制了它的伸長(zhǎng)變形。給斜墻上鋪膜時(shí)斜墻上是沒有裂縫的,當(dāng)水庫(kù)蓄水斜墻受水壓力作用,在水壓力足夠大時(shí),因斜墻堆石基礎(chǔ)沉陷變形,斜墻抗拉強(qiáng)度低,伸長(zhǎng)變形小,允許拉應(yīng)變僅為1%,當(dāng)斜墻變形超過瀝青混凝土斜墻或混凝土面板的允許變形時(shí),斜墻開裂,產(chǎn)生裂縫。由于在裂縫處,膜的初始長(zhǎng)度為零,因而在斜墻裂縫處膜的應(yīng)變和應(yīng)力是比較大的,應(yīng)該設(shè)法避免這種情況發(fā)生。
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復(fù)合土工膜如果用噴射混凝土或現(xiàn)澆混凝土,約束嵌固了膜,從理論上來說只要混凝土保護(hù)層出現(xiàn)裂縫,膜就可能斷裂。與瀝青混凝土斜墻不同的是,混凝土受拉和適應(yīng)變形能力差,混凝土保護(hù)層更易出現(xiàn)裂縫,再則膜在保護(hù)層下面,對(duì)膜更不利。但根據(jù)有關(guān)規(guī)定,復(fù)合土工膜保護(hù)層可采用噴射混凝土或現(xiàn)澆混凝土,中間不需設(shè)其它墊層。對(duì)于較高的堆石壩,經(jīng)研究表明,斜墻上的復(fù)合土工膜承受的拉力較大,安全系數(shù)偏低,需選較厚的復(fù)合土工膜,也可以根據(jù)不同的部位選擇不同厚度的復(fù)合土工膜。
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堤壩建在透水地基上,當(dāng)?shù)鼗穸冗^大,采用其他防滲形式不經(jīng)濟(jì)或不可能時(shí),可采用鋪蓋防滲。它是將透水性小的材料水平鋪設(shè)在堤壩上游的一段長(zhǎng)度內(nèi),并與堤身或壩身的防滲體系相連接,以增加滲徑,減少滲透坡降,防止地基滲透變形并減少滲流量。一般用于鋪蓋材料的滲透系數(shù)至少應(yīng)比地基的透水性小100倍,故以往常用粘性土。土工膜比粘土的透水性還要小,具有極大的柔性,能和地面密切貼合,而且施工相當(dāng)方便,防滲效果良好。
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土工膜用于堤防的防滲加固,其心墻式或斜墻式等形式的選用與堤基地層結(jié)構(gòu)及其滲透性有關(guān)。堤基的地層結(jié)構(gòu),一般可分為單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)三種。單層結(jié)構(gòu)是指從地表往下至基巖基本上是同一類土,粘性土的單層結(jié)構(gòu)均質(zhì)地層不會(huì)發(fā)生滲透變形,而均質(zhì)的砂性土單層結(jié)構(gòu)在靠近背水坡的地面易發(fā)生滲透變形,遠(yuǎn)離堤段的地方則是安全的,這種地層在大江大河上比較少見。雙層結(jié)構(gòu)(二元結(jié)構(gòu))是指地層大致由兩種土層組成,上層透水性較弱,其下為較厚的透水性較強(qiáng)的土層,當(dāng)?shù)貙邮荛_挖造成與江水連通或上覆層較薄時(shí),往往是zui容易發(fā)生滲透破壞。這種“二元結(jié)構(gòu)”在大江大河上比較常見,在我國(guó)是一種頗具代表性的堤基地層結(jié)構(gòu)。多層結(jié)構(gòu)往往是弱、較強(qiáng)、弱、較強(qiáng)、強(qiáng)透水層結(jié)構(gòu)的組合,即在深度上是弱透水層與透水地層互層,而深層則往往是砂卵石等強(qiáng)透水層,這種地層也比較常見。
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土工膜在水利防滲工程中應(yīng)用情況及優(yōu)缺點(diǎn):土工膜在壩工中的應(yīng)用,從地域上看已很廣泛,國(guó)內(nèi)已經(jīng)普遍接受了這種新型的防滲材料和技術(shù)。許多工程實(shí)錄都表明它的防滲效果良好、經(jīng)濟(jì)、施工方便,有推廣使用價(jià)值。國(guó)內(nèi)在壩工中使用土工膜防滲雖然較晚,但從土工膜承受20m以上水頭的實(shí)例所占的百分?jǐn)?shù)來看,接近了國(guó)外的水平,且國(guó)內(nèi)也有土工膜承受超過50m水頭的實(shí)例。這些都說明國(guó)內(nèi)在壩工使用土工膜的技術(shù)水平已逐漸接近國(guó)際先進(jìn)水平。關(guān)于土工膜的厚度目前有兩種觀點(diǎn):一種是主張用厚膜(膜厚>1.0mm),以歐洲國(guó)家為多;另一種觀點(diǎn)是使用薄膜(膜厚<1.0mm),以美洲國(guó)家和我國(guó)的實(shí)例較多,這些壩的使用情況至今仍然很好,因而值得很好地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)上述情況以及目前SL/T225-98《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)技術(shù)規(guī)范》和GB50290-98《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中所列入的土工膜在堤壩中的防滲使用規(guī)定,都表明土工膜防滲技術(shù)在我國(guó)堤壩中的應(yīng)用已經(jīng)逐漸成熟。這將為這項(xiàng)新技術(shù)和新材料在堤壩中的推廣應(yīng)用提供良好的范例。
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