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    188宝金博页面版: LDPE土工膜液胀极限荷载的工程仿真实验

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    内容提示： 第 23 卷第 5期 水 利 水 电 科 技 进 展 2003 年 10 月 LDPE 土工膜液胀极限荷载的工程仿真实验 束 一鸣 ， 叶乃虎2 (1． 河海 大学水利水 电工程学 院 ， 江 苏 南京210098； 2． 广东省水利 电力勘测设计研究 院 。 广东 广州510170) 摘要 ： 现有土工膜液胀安全的设计方法一般均 以土工膜的单向拉 伸强度 为依据 ， 通过理论 简化、 经 验或半经验公式进行复核计算． 鉴此有必要通过作各种工况( 包括各种孔径和各种厚度等 ) 下的 PE 膜 液胀 试验 进行 实验 室的 液胀 极 限荷 载 工程仿 真 ， 分 析 归纳 出液 胀 极 限荷 栽 与 PE 膜 厚 度 、 支持 层 孔径之 间...

    文档格式：PDF | 页数：3 | 浏览次数：120 | 上传日期：2013-10-13 14:29:00 | 文档星级：
    第 23 卷第 5期 水 利 水 电 科 技 进 展 2003 年 10 月 LDPE 土工膜液胀极限荷载的工程仿真实验 束 一鸣 ， 叶乃虎2 (1． 河海 大学水利水 电工程学 院 ， 江 苏 南京210098； 2． 广东省水利 电力勘测设计研究 院 。 广东 广州510170) 摘要 ： 现有土工膜液胀安全的设计方法一般均 以土工膜的单向拉 伸强度 为依据 ， 通过理论 简化、 经 验或半经验公式进行复核计算． 鉴此有必要通过作各种工况( 包括各种孔径和各种厚度等 ) 下的 PE 膜 液胀 试验 进行 实验 室的 液胀 极 限荷 载 工程仿 真 ， 分 析 归纳 出液 胀 极 限荷 栽 与 PE 膜 厚 度 、 支持 层 孔径之 间的关系， 供工程设计的复核计算所用， 以尽量减免重复繁杂的液胀试验 ． 关键 词 ： LDPE 土工膜 ； 液 胀 极 限荷 栽 ； 工程 仿真 中图分类号 ： TU531． 7 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1006— 7647(2003)05— 0001— 03 土工膜作为水利水电等工程散粒体结构的防渗 材料 ， 若垫层( 支持层) 材料是土体( 即土和砂) ， 其安 全主要体现在随结构变形和施 工损伤等方 面 ； 若土 工膜的垫层为粗粒石料 ， 例如碎石、 卵石 、 砾石等 ， 颗 粒之间的孔 隙使土工膜在水压力作用下产生液胀变 形 ， 土工膜处于其平面 内各 向张拉变形的受力状态 ． 若土工膜受较高水 头作用 ， 可能使土工膜达到液胀 顶破强度 ， 此时土工膜液胀强度 成为土工膜运行期 安全的控制 因素 ． 现有土工膜液胀安全的设计方法一般均以土工 膜的单向拉伸强度为依据 ， 通过理论简化、 经验或半 经验公式进行复核计算? ， 此处不再赘述 ． 实际上 ， 较 为合理的结果应该通过做各种工况( 包括各种孔径和 各种厚度等) 下的液胀试验并进行液胀状态 (膜 内各 向受力) 应力应变分析求得 ． 长期以来 ， 液压胀破试验 包括规范推荐的试验方法， 都是在某一固定孔径的圆 孔夹具上做液压胀破试验， 此时的成果多用于不同规 格土工膜材料之间液胀极限荷载的比较 ， 而对于实际 工程可能存在各种大小尺寸孔径下 的受张拉状态的 模拟只能逐个通过繁复的实验去实现 ． 在实验室通过工程仿真模拟 ， 求得不同厚度的土 工膜处于不同孔隙上的液胀极限荷载， 暂时避开难以 测定 的液胀强度， 不仅对土工膜液胀安全的合理设 计， 而且对这种设计 的易于实现均具有积极意义 ． 1工程仿真的室 内实验 1． 1颗 粒孔隙概化模 拟 实际工程 中， 土工膜 的粗 颗粒垫层 (支持层 ) 的 形状各异 ， 但对于形状 浑圆的卵石、 砾石 ( 包括各向 尺度较为均衡的碎石)颗粒之间形成空隙的孔径 ， 将 以其等效粒径进行概化描述 ， 已有许 多文献涉及这 些描述 ， 本文建议 以支持层的特征粒径 d 作为分析 依据 ， 即可能由 4 枚粒径尺度接近 d8 5的颗粒之间形 成的空 隙的孔径 d 为 ： d = d85／ 2． 4， 以 d 作为支持 层中可能出现的空隙的设计孔径 ． 1． 2液 胀模 拟试 验 方法 钢模具的圆孔孔径分别为 1 cm， 2 cm， 3 cm， 4 cm， 5 cm， 选工 程 中常用 的 LDPE 土工 膜 ， 厚 度 分别 为 0． 2inln， 0． 35ir on， 0． 5inln， 每一种厚度做 3 个试样 ， 取 其 均值 ． 参照文献[ 2] 的试验方法 ， 水压荷载采用抗渗仪 加载 ， 为模拟工程实际， 加压方式采用分级慢速加压 法 ， 即每加一级荷载( 膜厚度大 、 孔径小时 以 100 kPa 为一级荷载 ； 其他 以 50 kPa 为一 级荷载) ， 持续 8 h， 直至试样胀破 ． 试样液胀变形采用水准仪与标尺量 测 ， 如图 1所示 ． 2试验分析 图 2 为以 LDPE 膜厚度 t 为参数 、 慢速加载的胀 破压力( 液胀极限荷载 ) P 与支 持层孔径 之间 D 的 关系曲线 ， 关系式为 0． 2 mmLDPE 膜P = 871． 46D I1 0 ． 35 mmLDPE 膜P = 1 191． 7D ’ 。 ·9 9 0 0． 5 mmLDPE 膜P = 1786． 5D ’ 。 6 为了得 到 土工膜 厚度 t( m il1) 、 支持 层 孔 径 D ( m m) 、 液胀极限荷载P ( kPa) 之 间的关系 ， 可列 出支 ( 1) (2) (3) 作者简介 ： 柬一呜( 1952一 ) ， 男 ， 江苏无锡人 ， 教授 ， 主要从事水工 结构与土 工合成 材料研究 维普资讯 http://www.cqvip.com

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