土工膜界面之間的剪切性能

　　與土工膜界面之間的剪切性能。依照 后衛(wèi)生填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)、施工提供有益參考。 ASTM5321-08 規(guī)定，正應(yīng)力施加 1h 后才能進(jìn)行剪 切試驗(yàn)。在進(jìn)行潮濕狀態(tài)剪切時(shí)，試樣需在水中浸 1 試驗(yàn)材料 泡 24h 后，并在試驗(yàn)前將試樣表面擦拭干凈，快速 本實(shí)驗(yàn)所使用材料均取自廈門市正在建設(shè)的 裝樣進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)中試樣的試驗(yàn)方向與填埋場(chǎng)鋪 東部固廢處理中心衛(wèi)生填埋場(chǎng)襯墊系統(tǒng)工程，由 設(shè)方向一致。當(dāng)下盒放置糙面土工膜時(shí)，裝樣時(shí)在 GSE 公司生產(chǎn)。

　　糙面 HDPE 土工膜厚度為 1.7mm， 土工膜與土工布之間放置塑料薄板，剪切盒就位 密度為 0.94g/cm2 ，采用共擠工藝形成單毛面，粗糙 后，再抽出塑料薄板。ASTM5321-08 給出的剪切速 高度為 0.25mm 。光面 HDPE 土工膜厚度為 1.5mm， 率為 6.35mm/min 到 0.025mm/min，文獻(xiàn)[8,10,12] 密度為 0.94g/cm2 。土工布為聚丙烯人造纖維制成的 研究表明，對(duì)于土工合成材料界面間，除膨潤(rùn)土防 無(wú)紡針刺土工布，單位面積質(zhì)量為 500g/m2 。 水毯(GCL)外，其剪切強(qiáng)度與直剪時(shí)選取的剪切速 率無(wú)關(guān)。本次直剪試驗(yàn)選取剪切速度為 1.4mm/min， 2 試驗(yàn)儀器與方法 實(shí)驗(yàn)剪切位移為 75mm 。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后觀察并記 采用美國(guó) Geotest 公司生產(chǎn)的大尺寸直剪儀， 錄材料界面破損情況。

　　上、下剪切盒內(nèi)尺寸為 300mm×300mm，深 75mm 。 試驗(yàn)結(jié)果 下盒裝入剛性塊，形成一平臺(tái)用以支撐 HDPE 土工膜，上盒固定不動(dòng)，推動(dòng)下盒，保證剪切時(shí)具有恒 3.1 HDPE 光面土工膜與500g/m2 無(wú)紡?fù)凉げ?定的剪切面積，有效剪切面積為 0.09m2 。拉-壓荷 分別為干燥、潮濕狀態(tài)下 HDPE 光 重傳感器與上盒緊密接觸，測(cè)定剪應(yīng)力，采用數(shù)顯 面土工膜與 500g/m2 土工布剪應(yīng)力與位移試驗(yàn)曲 位移傳感器測(cè)定下盒的剪切位移。通過(guò)壓縮空氣施 線。干、濕兩種狀態(tài)下剪應(yīng)力與位移曲線形式相近。

　　開始剪切時(shí)，剪應(yīng)力迅速增加并達(dá)到峰值強(qiáng)度τ ， 加正應(yīng)力，并用 4 個(gè)壓力傳感器進(jìn)行量測(cè)。HDPE土工膜裝樣尺寸為 306mm×450mm，試驗(yàn)時(shí)，置于 位移繼續(xù)增加，剪應(yīng)力減少。除干燥狀態(tài)下 50kPa 下盒平臺(tái)上，并用夾條兩側(cè)夾緊。無(wú)紡?fù)凉げ佳b樣 剪切強(qiáng)度達(dá)到峰值時(shí)位移 Dp=4.34mm 外，其它情 況下達(dá)到剪切強(qiáng)度峰值時(shí)位移 D=1.5―D=3mm， 尺寸為 300mm×340mm，置于土工膜上方，在上盒 p p 剪切反方向一側(cè)側(cè)邊固定。上盒裝入標(biāo)準(zhǔn)砂，并放 與已有文獻(xiàn)結(jié)果一致。在 3 種正應(yīng)力狀態(tài)下均出現(xiàn) 置透水板。通過(guò)軟件自動(dòng)記錄剪應(yīng)力、剪切位移及 應(yīng)變軟化行為，正應(yīng)力越高，應(yīng)變軟化越明顯。潮 所施加的正應(yīng)力，并適時(shí)顯示剪應(yīng)力與位移的曲 濕狀態(tài)下應(yīng)變軟化更為明顯，位移在 40mm ―50mm 線。

　　復(fù)合土工膜防滲方案對(duì)比傳統(tǒng)防滲的優(yōu)勢(shì)

　　甄選根據(jù)地質(zhì)勘察成效，相結(jié)合施工工地情形，就堤身防水層具體措施明確提出迎水坡復(fù)合土工膜防水層和塑性變形混泥土防滲墻兩種計(jì)劃方案。這兩種計(jì)劃方案在技術(shù)上都是行得通的，且工程施工沒(méi)受堤身砂礫石、灰土隔層及孤石的影響，可以防止工程施工樁機(jī)鉆到艱難的問(wèn)題。

　　方案一：鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲

　　保存迎水側(cè)坡頂邊坡防護(hù)，坡上面鋪砌5 厘米砂石抹灰層后鋪砌復(fù)合土工膜，在復(fù)合土工膜上混凝土澆筑15 厘米厚C25現(xiàn)澆混凝土邊坡防護(hù)，復(fù)合土工膜頂端選用M12地腳螺栓錨人堤防防浪墻，復(fù)合土工膜底端自底格埂順坡朝前鋪平2 m后再往下豎直插至堤防相對(duì)隔水層層1.3 m，并錨人現(xiàn)澆混凝土槽體。復(fù)合土工膜采用兩布一膜的復(fù)合土工膜。對(duì)于不能在水面斜坡上鋪設(shè)復(fù)合土工膜的地段，如各碼頭道口，應(yīng)采用劈裂灌漿垂直防滲處理，劈裂灌漿處理范圍與復(fù)合土工膜的重疊長(zhǎng)度不得小于10 m劈裂灌漿采用水泥含量為15%、水灰比為1.5的水泥漿，兩排孔呈梅花形排列。單行孔間距為2.5m，單行孔間距為2.0m。一排孔距面向水側(cè)的防波壁1.5 m，二排搖擺器L距面向水側(cè)的防波壁3.5 m。孔底標(biāo)高與原多頭小直徑防滲墻相同。

　　HDPE防滲土工膜和復(fù)合土工膜都是防水層材料，不過(guò)如果都是1000g的HDPE防滲土工膜和復(fù)合土工膜比較的話，在防水層效果方面是防滲土工膜的效果更好，因?yàn)?000g的復(fù)合土工膜要取出部分克重分到復(fù)在兩側(cè)的土工布，這樣正中間的膜材沒(méi)有那么厚了，所以在選擇的時(shí)候要根據(jù)工程施工環(huán)境來(lái)選擇用哪一種。

　　方案二：塑性混凝土防滲墻

　　防滲墻的頂標(biāo)高為8.70米，防滲墻厚度為0.3米，滲透系數(shù)k < 10.1厘米，s。防滲墻穿過(guò)堤身土壤，進(jìn)入相對(duì)不透水層不小于1m。塑性混凝土水泥用量不小于80公斤/立方米，膨潤(rùn)土用量不小于40公斤/立方米，水泥和膨潤(rùn)土總用量不小于160公斤a3，膠凝材料總量不小于240公斤a3，砂率不小于45%。對(duì)于無(wú)法實(shí)施塑性混凝土防滲墻的路段，如碼頭道口，采用劈裂灌漿進(jìn)行垂直防滲處理。劈裂灌漿處理范圍與塑性混凝土防滲墻的搭接長(zhǎng)度不得小于10m劈裂灌漿采用水泥漿，建議摻入15%水泥，水灰比為1.5，并設(shè)置兩排孔洞，呈梅花狀排列。單行孔間距為2.5m，行間距為2.0m。一行孔距水面防浪墻1.5 m，二行孔距水面防浪墻3.5 m。孔底標(biāo)高與原多頭小直徑防滲墻相同。

　　兩種方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較如下：

　　方案一:水坡復(fù)合土工膜防滲僅在水坡一側(cè)施工，對(duì)堤頂、背水坡和護(hù)堤路面施工干擾較小，對(duì)工期影響較小，但要求施工質(zhì)量高。

　　方案2:塑性混凝土防滲墻連續(xù)性好，防滲性能可靠，墻體耐久性好，塑性墻體能適應(yīng)堤防變形，與堤身土緊密結(jié)合。但工程施工時(shí)要構(gòu)建滿足防滲墻工程施工需求的工程施工平臺(tái)，工程施工速度比較慢，對(duì)工程進(jìn)度影響很大，同時(shí)，需在完成的堤頂填土部分基坑開挖并將已鋪砌進(jìn)行的加筋土工格柵翻卷，待防滲墻工程施工進(jìn)行后再次鋪砌并回填土。

　　由名稱可知，復(fù)合土工膜簡(jiǎn)稱為復(fù)合膜。對(duì)于成品無(wú)紡布或土工布，我們稱之為涂層布基布。毫無(wú)疑問(wèn)防滲土工膜有防水層、隔離的特點(diǎn)，防水層效果極好，復(fù)合型一起的水刺無(wú)紡布經(jīng)過(guò)擠出來(lái)淋膜機(jī)膜頭的時(shí)候由于氣溫很高，因而和基布粘合復(fù)合型一起做成復(fù)合膜，復(fù)合膜不僅具有優(yōu)良的防水層特性，而且兩側(cè)的布原膜不被尖銳物塊、碎石子或樹桿戳破、咯破，使防水層系統(tǒng)更平穩(wěn)，工程更安全、耐用。

　　技術(shù)上，能滿足堤身的防滲要求，保證堤防在設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)的防滲安全。方案1施工可與路堤頂路、回水坡和路堤防護(hù)場(chǎng)地的綠化施工同時(shí)進(jìn)行，相互干擾小，對(duì)工期影響小，不需要對(duì)路堤頂覆土和加筋土工格柵進(jìn)行返工。方案2中防滲墻施工速度慢，對(duì)工期影響很大。開槽施工對(duì)完成的路堤覆蓋和加筋土工格柵影響很大，投資也很大。因此，堤身防滲處理變更推薦方案1為在臨水邊坡鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲方案。通過(guò)對(duì)比分析，在臨水邊坡上鋪設(shè)復(fù)合土工膜的防滲方案具有良好的防滲效果，能夠滿足路堤的防滲要求。施工可與路堤頂路、背水坡和路堤防護(hù)地面的綠化施工同時(shí)進(jìn)行，相互干擾小，對(duì)工期影響小，不需要對(duì)路堤頂覆土和加筋土工格柵進(jìn)行返工。