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复合土工膜内摩擦角试验分析研究

作者:曹鑫 字数:1328  点击:

摘 要:复合土工膜防渗性能好、施工速度快,经济性明显,,在水利工程建设中己越来越多地被采用。但复合土工膜铺放时容易滑动而造成边坡不稳。目前,复合土工膜内摩擦角大多用经验估算。论文以试验为基础,研究复合土工膜在不同垫层(粗、中、细砂)下内摩擦角的大小,并得出对相关工程具有指导性的结论。

关键词:复合土工膜;内摩擦角;试验

1 引言

复合土工膜是用聚乙烯或聚氯乙烯为基础,压延成膜与涤纶针刺土工布热合而成,具有抗拉、抗顶破、抗撕强度高,延伸性能好,变形模量大,耐老化,防渗性能好,使用期长等特点,具有较好的防渗效果,经济性明显,在水利工程建设中己越来越多地被采用。但复合土工膜铺放时容易滑动而造成边坡不稳。目前,复合土工膜内摩擦角大多用经验估算。本实验目的为了研究复合土工膜在不同垫层(粗、中、细砂)下内摩擦角的大小。

2 试验模型设计及试验装置

1.试验模型设计

由于粘土一般作为防水材料,砾石棱角会使复合土工膜遭受破坏,在工程中一般选择砂土为垫层,本次试验所选的复合土工膜的垫层为配制不同比列粗、中、细砂,其比列如表1-1

2.模型试验装置

采用普通的直剪仪,下面放置砂土,上面放置土工膜。

3 试验

1.试验方法

在每组不同配合比的砂土上,分别加上三组不同的压力,分别为0KN,100KN,200KN,测出其临界摩擦力T。选用干砂土,因为砂土含水时与土工膜有了较大的粘聚力,偏安全。所选复合土工膜单位面积质量为1018g/m2。

2.试验结果

按照以上步骤,试验结果如表1-2

其压力与T的关系曲线如图1.1

4 试验数据的后处理

1.确定压力与T的直线关系

在图1.1中,分别在每组砂土中,连接压力0KN与200KN两点,作为压力与T关系的直线

2.确定回归直线的相关系数

相关系数用r表示,其用公式表示如式(1-1)

式(1-1)

5 结论

1.从表1-5可知,复合土工膜的内摩擦角在28.33°~34.24°之间,参照《土工合成材料工程应用手册》给出的复合土工膜摩擦试验的内摩擦角为31°或32°可知,试验结果是正确的。

2.复合土工膜与垫层之间的摩擦角与垫层的级配没有明显关系:三组级配的砂土1、7、9组为最不良的级配,其内摩擦角分别为34.24°、29.83°、32.64°;第5组砂土(即级配最优时),其内摩擦角为31.64°。

3.从实验结果可见,内摩擦角最大值出现在级配最不良时,但级配最不良时也可能出现较小的摩擦角,在工程中不要一味寻求垫层级配不良;而所有的内摩擦角平均值为31.62°,与级配最优时接近。

4.分别以细、中、粗砂的变化为主,内摩擦角取平均值,中、粗砂变化时所对应的内摩擦角变化没有明显规律;而在细砂变化时所对应的内摩擦角变化有明显的规律,随着细砂比列下降,内摩擦角也下降。所以应该在设置垫层时多加入细砂。

参考文献

[1]陈俊,冯俐.防渗复合土工膜的连接施工[J].建筑技术开发.2002(10)

[2]马杰,赵正玲,姚中英.复合土工膜特点及应用[J].塔里木大学学报.2005(01)


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