复合土工膜与垫层材料、衬砌结构的相互作用机理

复(fu)(fu)合(he)(he)土工(gong)(gong)膜(mo)(mo)的(de)材质柔软且伸长(zhang)率大,能适应相对较(jiao)大的(de)变形,同时还具有设(she)计(ji)方便、抗(kang)渗效(xiao)果更(geng)(geng)好(hao)、施工(gong)(gong)效(xiao)率更(geng)(geng)好(hao)、造价更(geng)(geng)低的(de)优势,因而(er)(er)在包括围堰、堤坝、引水渠在内的(de)各类水利工(gong)(gong)程项目中(zhong)得到了应用。在水利工(gong)(gong)程中(zhong),复(fu)(fu)合(he)(he)土工(gong)(gong)膜(mo)(mo)通常与(yu)垫层(ceng)、水稳层(ceng)、过渡层(ceng)等组成复(fu)(fu)合(he)(he)防(fang)(fang)渗结(jie)构(gou),但由于复(fu)(fu)合(he)(he)防(fang)(fang)渗结(jie)构(gou)界面的(de)抗(kang)剪(jian)强度小(xiao)于各材料结(jie)构(gou)本身(shen)的(de)抗(kang)剪(jian)强度,很容易(yi)在复(fu)(fu)合(he)(he)土工(gong)(gong)膜(mo)(mo)与(yu)垫层(ceng)、衬砌结(jie)构(gou)之(zhi)间(jian)形成滑裂面,破坏复(fu)(fu)合(he)(he)土工(gong)(gong)膜(mo)(mo)防(fang)(fang)渗体,从(cong)而(er)(er)导致建筑物失稳和变形,由此可知复(fu)(fu)合(he)(he)土工(gong)(gong)膜(mo)(mo)与(yu)垫层(ceng)材料、衬砌结(jie)构(gou)之(zhi)间(jian)的(de)相互作用机理直接关系到工(gong)(gong)程结(jie)构(gou)的(de)稳定与(yu)安全。

(1)复合土工(gong)膜与垫(dian)层(ceng)界(jie)(jie)面的剪切特性经历了弹(dan)性阶段、弹(dan)塑性和残余(yu)强度(du)三个阶段,呈(cheng)现明显(xian)的非(fei)线性特征;随着(zhe)界(jie)(jie)面剪切位(wei)移的增大(da),位(wei)移在(zai)0.6~0.8mm附(fu)近时,进入(ru)(ru)弹(dan)塑性阶段;剪切位(wei)移在(zai)9~11mm附(fu)近时,进入(ru)(ru)残余(yu)阶段。

(2)膜后(hou)含水率的(de)变化对复合土工膜与垫层(ceng)界(jie)面(mian)(mian)抗剪(jian)强(qiang)度具有显著影响。随垫层(ceng)含水率的(de)增大(da),界(jie)面(mian)(mian)峰(feng)值(zhi)抗剪(jian)强(qiang)度和残余抗剪(jian)强(qiang)度呈(cheng)非(fei)线(xian)性减(jian)小的(de)趋势;垫层(ceng)材料的(de)含水率从0%增大(da)到8.5%,界(jie)面(mian)(mian)峰(feng)值(zhi)抗剪(jian)强(qiang)度最大(da)降幅达到了(le)21.71%和21.50%。

(3)在相同的(de)(de)工(gong)况下(xia),随着垫层材料含水(shui)率的(de)(de)增大,界(jie)面峰(feng)值(zhi)抗剪强度、残余抗剪强度均呈减小(xiao)趋势,膜后(hou)水(shui)分对界(jie)面抗剪强度的(de)(de)“润(run)滑(hua)效应”体现为界(jie)面摩擦角的(de)(de)减小(xiao),导(dao)致复合(he)土工(gong)膜与下(xia)垫层间产(chan)生(sheng)滑(hua)动(dong)破坏,在复合(he)土工(gong)膜防渗体的(de)(de)设计和运行中应对此重视。