有覆盖物的土工膜环状约束球形鼓胀变形试验研究

摘要

修建围坝型平原水库是我国北方平原地区解决水资源短缺问题的重要途径。在建设围坝型平原水库时，由于库底存在渗漏等多种原因，目前已开始采用整个库底全铺土工膜的水平防渗方案，即库盘防渗方案。对于采用库盘防渗的围坝型平原水库，由于库区地下水位上升、土工膜缺陷渗漏等多种原因，使膜下非饱和土层中的气体聚集、上升，并在土工膜膜下形成有压气体，使土工膜产生鼓胀变形，甚至出现破坏。土工膜鼓胀变形会进一步加剧库水渗漏，并影响水库防渗安全。因此，研究土工膜鼓胀变形的力学特征，对于保证平原水库土工膜库盘防渗的安全性和可靠性具有重要的现实意义。
　　论文总结了土工膜鼓胀变形的特征，自主研制了一套上覆水压条件下的土工膜鼓胀变形专用试验设备，进行了有覆盖物下土工膜鼓胀变形影响因素试验研究，以及有覆盖物条件下土工膜鼓胀变形和破坏的试验研究，总结有覆盖物条件下土工膜鼓胀变形的影响因素、鼓胀变形和破坏强度等等，主要研究内容和成果如下：
　　（1）有覆盖物条件下土工膜鼓胀变形的影响因素分别为设备孔径、加载速率和覆压水深。
　　（2）有覆盖物条件下土工膜鼓胀隆起的面积越小、速率越快，其胀破强度越大；反之，胀破强度越小。有覆盖物条件下土工膜鼓胀隆起面积越大，速率越大，其破坏时的冠顶高度越大，反之，冠顶高度越小，冠顶高度的极限值与土工膜的极限延伸率有关。覆压水深度与胀破强度成正比，但对冠顶高度的变化影响很小。
　　（3）研究了土工膜鼓胀变形以及破坏的形态特征，分析了有覆盖物条件下土工膜环状约束球形鼓胀变形的机理，推导了相应的应力应变公式。土工膜鼓胀变形的应力-应变关系曲线基本划分为四个阶段，分别为线弹性阶段、强化阶段、弱化阶段、胀破拉断阶段。

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第一章 绪 论

1.1 选题目的及意义

1.2 国内外研究现状分析

1.3 研究内容

1.4 技术路线

1.5 创新点

第二章 试验设计

2.1 试验材料和试验样品

2.2 试验设备

2.3 试验方案

2.4 试验操作步骤

2.5 本章小结

第三章 有覆盖物的土工膜鼓胀变形影响因数试验研究

3.1 鼓胀变形应力和应变

3.2 设备孔径对土工膜鼓胀变形的影响

3.3 加载频率对土工膜鼓胀变形的影响

3.4 覆压水深对土工膜鼓胀变形的影响

3.5 本章小结

第四章 有覆盖物下土工膜环状约束球形鼓胀变形试验研究

4.1 有覆盖物条件下土工膜鼓胀变形的胀破强度

4.2 有覆盖物条件下土工膜鼓胀变形的胀破冠顶高度

4.3 有覆盖物条件下土工膜鼓胀变形的应力-应变关系曲线

4.4 有覆盖物条件下土工膜鼓胀破坏形态与机理

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

致谢

附录