坝体土工膜防渗结构目前可能存在的失稳情况有
可能存在的失稳情况有:
(1)土工膜以上防护层和上垫层沿土工膜表面滑动这种情况的抗滑稳定验算一般采用土力学中的极限平衡法。
①按正常运行情况验算,即水位保持不变,堤坝内有稳定渗流的情况。
②按非常运行情况验算(通常指外水位由某水位快速下降到某一低水位),还有上垫层材料是透水和不透水之分。后一情况是当该层与膜的交界面处存在过高的孔隙水压力,使强度显著下降造成的,这是验算中最危险的控制工况。
③当考虑冰冻情况时坝体土工膜防渗结构的稳定分析。
(2)土工膜上的表面保护层被水压力顶起失稳
这种失稳情况主要和保护层渗透性有关。当保护层是透水的,且其坡角与土工膜铺设垫层的坡角相同时,一般都利用通常的斜坡稳定分析法。但若保护层透水性不良(如现浇混凝土板等),库水位下降时,容易在保护层上下形成水位差。到一定程度后,就可能造成面板的抬动而失稳。此问题的关键在于如何使保护层下的透水垫层与底部排水通道连通,以迅速消散保护层下的滞留水。解决此类问题的关键是采取措施令透水层的水位基本上与库水位同步下降。
(3)土工膜以上的防护层、上垫层连同膜本身沿下垫层或支持层面的滑动由于无论新建或加固的堤坝表面土工膜下面的透水下垫层一般不设排向下游的渗流出路,因此在库水位下降时膜下的水压力要大于膜上的水压力,这个压差足够大时既可以把土工膜顶起,同时也削弱了膜与下垫层之间的有效正应力,从而减少其抗滑摩擦力,有可能导致膜沿下垫层滑动。当然在一般情况下,膜上端要求固定于坝顶,外水位的下降也并不是很快,而膜又不是密不透水的,未能形成较大的压差,故目前还未见这
种失稳的报导,但这个问题还是应当在设计中考虑的。
(4)土工膜受其下水压力的作用
而被拉断这种失稳情况的安全系数一般要大一些,因为土工膜在堤顶都要锚固在锚固沟内并有一定的压重,如果土工膜要滑动就会产生一个抗滑动的锚固力,这个力是不出现在计算中的,因此成为一个隐含的安全储备。一些工程实践中将土工膜在堤坝顶折叠一定的长度,其用意是给土工膜一个可以伸延的变形余度,以便适应堤坝的变形。但实际上,由于土工膜拉断时的破坏应变比土的破坏应变大得多,只要土体不产生破坏,土体中的土工膜不至于形成过大的位移而拉断。但若堤坝的结构比较特殊,如内有刚性的混凝土或钢的结构物,则要注意其与土工膜接触处膜的破裂可能性,特别是在混凝土防渗墙上接土工膜的防渗体系中要特别注意两者连接处的安全,防止土体、刚性墙和土工膜三者之间因变形不协调引起的土工膜被拉断。
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