土工膜防渗体抗滑稳定研究的现状

①用土工离心模型试验方法对均质坝上游土工膜防渗层的稳定性状作了较为系统的研究,探讨了土工膜类型、上游坡比和压实黏土层的厚度三种因素对这类土工膜防渗体稳定性的影响规律。在此基础上用极限平衡法推导了土工膜防渗层安全系数计算公式,用其求得的安全系数真实反映了土工膜防渗层模型的安全性。离心模型试验结果和建立的稳定分析公式为用压实土层代替碎石垫层铺设土工膜防渗层提供了先例和设计计算方法,可大大节省工程费用。

②采用非连续变形分析方法,对卫生填埋场复合型边坡的地震稳定性和永久变形进行了详细的计算分析,探讨了边坡倾角、土与土工膜之间的摩擦系数、边坡的长度、覆盖土层的厚度以及地震加速度对边坡的稳定性和永久变形的影响。由边坡的破坏形式讨论了复合型边坡的破坏机理,为卫生填埋场复合型衬垫层的稳定设计提供参考。

③斜墙复合防渗体(含苯板防冻层)近年来广泛应用于土石坝建设中。复合防渗体在坝体中起着举足轻重的作用,其稳定性直接影响了整个坝体的稳定。而混凝土板、土工膜、苯板相互结合作为坝体的复合防渗体的一种形式,目前仍缺乏可靠的理论依据。因此有学者对土石坝斜墙复合防渗体(含苯板防冻层)在水库遭遇风浪的运行工况下进行了结构稳定分析和应力分析。其充分利用新疆恰拉水库运行经验进行分析论证,填补了国内寒冷地区平原水库混凝土板护坡复合防渗体的稳定计算空白,为指导新型材料在土石坝护坡设计中的应用发挥了积极的作用。

④通过对恰拉水库护坡 保温苯板与土石介质在水分饱和状态下防渗体抗滑稳定进行试验、分析研究,归纳出在不同介质情况下的摩擦系数及抗滑稳定性,为护坡设计提供设计参考。

⑤对 斜墙防渗的碾压式均质土坝的坝坡稳定性进行了计算分析,主要考虑土工膜存在缺陷渗漏量时膜后浸润线对坝坡稳定性的影响,计算采用刚体极限平衡理论,分析结果表明膜后浸润线的高低对坝坡稳定性有明显影响。

⑥以外秦淮河整治工程为背景,分析研究了外秦淮河堤防背水面在岸坡饱水工况下有或无土工膜设置时的渗透稳定性和抗滑稳定性。针对退水工况设计了3种渗透系数计算方案,分别对堤防临水面在有无土工膜时的渗透稳定性和抗滑稳定性进行了动态模拟,分析比较了有或无土工膜时堤防稳定性的差别以及渗透系数的变化对其差别的影响,从而对外秦淮河堤防在运行情况下的稳定性做出了评价,对土工膜铺设对堤防稳定性的影响形成了一些有益的结论。

⑦南沙河水库、上下肚水库加固、深圳市松子坑供水调节水库土坝、马尾湖水库大坝,都应用了土工膜防渗体并进行了稳定分析。在稳定分析中都遵循的是顾淦臣建议的方法,即抗滑稳定计算按坝坡保护层沿薄膜平面滑动考虑。在稳定分析中分为两种情况:一是当护坡堆石和过渡层透水性良好,水库水位下降时浸润线与库水位同步下降,则堆石和过渡层处于潮湿状态,其密度为湿密度;二是当护坡堆石和过渡层透水性不良,水库水位下降时浸润线不下降,则护坡与过渡层处于饱和状态,为饱和密度,滑动力以饱和密度计,但抗滑力以干密度计。

⑧聚乙烯土工膜是近期研制生产的一种新材料,具有宽幅和物理性能好等特点。防渗层采用可装拆式薄层预制混凝土加砂垫层覆盖,将防浪护面和膜上保护层合为一体,块间设计成楔形和斜形接缝,以适应可能引起的板间错位裂缝。结构稳定的角度论述了此种结构形式的经济合理性。