高分子土工膜在水库大坝防渗工程中的应用

由高分子聚合物制成的土工膜因具有低渗透性、适应变形能力强、施工便捷和造价低等优点在水库大坝防渗工程中广泛应用,目前,国内大坝水库设计选用的土工膜绝大部分为PE/HDPE膜,由于此类厚度大于1mm的膜硬度偏大,适应变形能力差,其厚度一般在1.0mm以下。

因膜厚度较薄,土工膜制品生产中易出现破损孔洞,施工过程中受颗粒垫层影响出现局部顶破,拼接过程中出现局部损坏等缺陷,这些缺陷是产生渗流的主要通道;同类土工膜等效孔径下缺陷渗漏量与垫层材料的渗透系数有关,渗透系数大的缺陷渗漏量亦大;水库水位高程降落至土工膜破损高程时,存在浸润线“突变”,稳定安全系数变小,对大坝安全造成隐患;平原水库缺陷土工膜库盘防渗在蓄水初期渗漏水量会挤占土工膜膜下非饱和土孔隙气体空间,易引起库区膜下气胀现象,当气胀变形达到一定值时可能进一步产生新的气胀顶破缺陷;对缺陷土工膜坝面防渗土石坝进行饱和-非饱和三维渗流场有限元数值仿真计算,计算结果表明土工膜缺陷渗漏仅对缺陷附近坝体局部渗流场分布影响较大,膜缺陷位置越低,缺陷渗漏量增加越明显,并使缺陷处膜后的坝体浸润线局部抬高,随着水头的增加缺陷渗流量增大;为解决缺陷性渗漏问题,在圆形缺陷土工膜下增设一层土工织物进行了缺陷渗漏试验研究和数值模拟计算,指出土工织物能够改变膜与土之间的接触渗漏。大部分选用增强膜下排水能力措施,降低缺陷性渗漏存在的潜在安全风险,但尚未找到修补土工膜缺陷的有效方法。