分离式复合土工膜鼓胀变形的膜布复合规律

doi:10.15961/j.jsuese.202200637

工程科学与技术 ›› 2023, Vol. 55 ›› Issue (06) : 142 -150. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200637

分离式复合土工膜鼓胀变形的膜布复合规律

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摘要

分离式复合土工膜广泛应用于平原水库全库盘水平防渗工程中。为研究鼓胀变形及破坏时其中土工膜和土工布的作用规律，基于环向约束球形鼓胀变形模型，利用室内鼓胀变形试验和层状复合材料理论方法，分析了分离式复合土工膜(两布一膜250 g·m^–2/HDPE（高密度聚乙烯土工膜）0.4 mm/250 g·m^–2)的鼓胀变形及破坏特征、鼓胀压力和应力的膜布复合规律，并探讨了该规律的初步应用。结果表明：由于土工布的透水透气性，分离式复合土工膜发生鼓胀变形时，与压力介质接触的最下层土工布为鼓胀变形无效层，其上方的土工膜和土工布为鼓胀变形有效层；有效层中最上层土工布首先发生裂口型破坏，土工布破坏后土工膜也会瞬间破坏；分离式复合土工膜的鼓胀压力（含胀破压力）等于有效层土工膜和土工布的鼓胀压力之和，应力（含胀破应力）等于有效层土工膜和土工布的应力与其相应厚度百分比的乘积之和，胀破高度和胀破应变与单层土工布的近似相等；有效层土工膜/布材料本身的应力越大，所组成的复合材料应力也越大；有效层中某一材料厚度百分比越大，复合材料应力越接近该材料的应力值，且接近的快慢程度与有效层材料之间的应力差值大小成正比。对于不同规格、类型基础材料组合成的不同种分离式复合土工膜，研究结果有助于确定其鼓胀变形力学特性，并能为实际应用中的材料选型提供参考。