土工膜环向约束球形鼓胀变形试验研究

摘要

平原水库由于存在比较严重的渗漏问题，采用土工膜防渗已成为一种新推广的工程措施。虽然土工膜具有防渗性能好、适应变形能力强、耐腐蚀、抗冻性能好等优点，但是对于库底采用土工膜水平防渗（库盘防渗）的围坝型平原水库，在水库蓄水初期，由于库水渗漏、库区地下水位上升等多种原因，往往容易使膜下非饱和土中气体聚集、上升，并在土工膜下形成有压气体，产生土工膜气胀现象，甚至气胀破坏，对水库防渗造成诸多不便。国内对于土工膜变形特性的研究较晚，特别是对土工膜在环向约束下的球形鼓胀变形的研究涉及过少。
　　论文分析了土工膜气胀变形的特点和影响因素，在参照土工膜常规试验装置的基础上，自主研制了一套土工膜气胀变形试验装置，并在此基础上进行了土工膜环向约束球形鼓胀变形试验研究。通过大量的土工膜气胀变形室内试验，总结了土工膜气胀变形的规律，得出了土工膜气胀变形的胀破强度，了解了土工膜气胀变形的影响因素，主要研究内容与成果如下:
　　(1)研制了土工膜环向约束球形鼓胀变形试验装置。该装置由气胀装置、加压系统、测控系统等三大部分构成。气胀装置分为膜下容器和法兰两部分，土工膜样品置于膜下容器和法兰之间，通过法兰对土工膜样品施加环向约束。加压系统由气压泵供给有压气源，并可进行调节。测控系统主要是进行气压值和冠顶高度值的测量。
　　(2)进行了土工膜气胀变形理论分析，规定了土工膜气胀变形的气胀应力和弯曲变形。通过室内试验，总结了土工膜气胀变形的规律。研究了不同试验条件下的土工膜气胀变形的胀破强度，得出结论:厚度为0.1mm的土工膜发生胀破时胀破强度为0.02MPa、胀破应变约为0.21，厚度为0.35mm的土工膜发生胀破时胀破强度为0.08MPa、胀破应变约为0.26，厚度为0.6mm的土工膜发生胀破时胀破强度为0.13MPa、胀破应变约为0.33。
　　(3)进行了试验设备孔径、土工膜厚度、加荷速率分别对土工膜环向约束球形鼓胀变形影响的试验研究，深入分析不同因数对土工膜鼓胀变形应力应变关系、冠顶高度及胀破强度的影响。根据试验设备孔径对土工膜鼓胀变形的影响，推荐孔径为20cm的试验设备为土工膜气胀变形试验设备。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的目的与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 研究内容

1．4 技术路线

1．5 创新点

第二章 试验设备和试验材料

2．1 试验材料

2．2 试验设备

2．2．1 气胀装置

2．2．2 加压系统

2．2．3 测控系统

2．3 试验原理

2．4 本章小结

第三章 土工膜环向约束球形鼓胀变形试验

3．1 土工膜气胀应力和弯曲应变

3．1．1 气胀应力和弯曲变形

3．1．2 试验样品及方法

3．1．3 试验方案及步骤

3．1．4 试验结果及分析

3．2 土工膜胀破强度

3．2．1 试验方案及方法

3．2．2 试验结果及分析

3．3 本章小结

第四章 土工膜鼓胀变形影响因数分析

4．1 试验设备孔径对土工膜鼓胀变形的影响

4．1．1 试验方案及方法

4．1．2 试验结果及分析

4．2 土工膜厚度对土工膜鼓胀变形的影响

4．2．1 试验方案及方法

4．2．2 试验结果及分析

4．3 加荷速率对土工膜鼓胀变形的影响

4．3．1 试验方案及方法

4．3．2 试验结果及分析

4．4 本章小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

附录