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青岛土工织物的淤堵( clogging)

时间:2017-08-04 16:46   作者:青岛梦想材料 点击:
青岛土工织物的淤堵( clogging)
青島土工織物用作濾層時,水從被保護的土流過織物,水中的土顆粒可能封閉織物表面的孔口或堵塞在織物內部,産生淤堵現象,使得織物的滲透流量逐漸減小。同時,在織物上産生過大的滲透力,嚴重的淤堵會使濾層失去作用。
織物的淤堵主要取決于織物的孔徑分布和土顆粒的級配。如果土顆粒均勻且大于織物的等效孔徑,或者雖不均勻,但在水流作用下能形成穩定的反濾拱架結
構,則一般不會産生較明顯的淤堵。此外,水流的條件也對淤堵有影響,例如單一方向的水流比流向反複變化的水流易形成淤堵。
目前還沒有防止淤堵的設計公式,也沒有統一的標准說明淤堵允許的程度(在砂濾層的設計中也存在同樣的問題),只有通過試驗判斷土工織物濾層的淤堵。淤堵試驗持續的時間一般達1000h或更長,觀測滲透流量(或滲透系數)隨時間的變化,檢驗是否能穩定在某個一定的數值上。長期淤堵試驗的困難在于測量滲透系數的影響因素很多,例如伴隨産生的生物淤堵和化學淤堵現象,土樣和織物試樣上可能積聚氣泡等,滲透系數不易測准,同時很難給出滲透系數下降的允許幅度。長期淤堵試驗存在較多的問題,但它畢竟是濾層工作狀況的直接模擬,故在條件許可的情況下,應盡可能持續試驗到滲透流量穩定爲止。有人建議用濾紙收集通過織物濾層的土顆粒,繪制每平方米織物通過的土顆粒質量與時間的曲線,並指出,只要有土顆粒流失,滲透系數就不可能穩定,可能變大,也可能變小,因此可將土顆粒不再流失作爲濾層工作穩定的標准。
为了用较短的时间判断织物滤层的工作情况,1972年美国Calhoun提议测量土和土工织物系统中水头损失的变化,该法于1977年被美国陆军工程师兵团所接受,定名为梯度比试验,并将这个方法提交给美国材料与试验协会土工织物及有关妹子图分委员会(ASTM D- 35)。梯度比试验装置参见图3- 23。将常水头的脱气水接通装有织物和被保护土的渗透仪,待渗流稳定后,以一定的时间间隔测读各测压管水位,并计算不同部位的水力坡降(水力梯度),取渗流稳定24h后
的水力梯度按下式计算梯度比GR 式中  il -土工织物及其上方lin (25mm)土样的水力梯度;
i:-上方相鄰的2in土(從織物上方25mm到75mm)的水力梯度。
梯度比试验延续的时间短,用测量多点的水位分布代替渗透系数的量测,方法比较简单。大量比较试验指出,当GR大于3时,滤层将产生较严重的淤堵,渗透系数的下降将超过一个数量级,从而不能满足滤层的透水性要求。因此,美国陆军工程师兵团制定的指导性规范中将GR≤3作为土工织物能满足滤层要求的标准。许多研究者对梯度比试验进行验证,例如,采用理想球形的渥太华砂,通过改变砂中粉粒的含量对四种有纺和两种无纺织物进行梯度比试验,将测得的梯度比与粉粒含量绘成曲线,如图3 - 24所示。可以看出粉粒含量越大,梯度比越大,也就是说容易产生不允许的淤堵。在不同类型的织物中,热粘无纺与扁丝有纺容易淤堵,针刺无纺织物一般能满足滤层要求,而单丝有纺不容易淤堵,最适于作为无粘性土的滤层。
大量試驗表明:對于細砂,梯度比在滲流幾個小時後即可穩定;對于粉砂約需100h左右;而對粘粒含量較高的土其穩定過程要延續200h,甚至更長。因此,有的研究者建議試驗應進行到梯度比基本穩定或呈下降趨勢爲止。
試驗裝置的整體水力坡降(或試驗水頭)在規範中沒有規定,大多試驗取水力坡降6。20之間。一般情況,對粉粒、粘粒含量大的土應采用大的水力坡降。對比試驗表明,對相對密度大的土,水力坡降對梯度比的影響較小,但對中密或
松散的土有明顯影響,大的滲透力使織物上方的土變密,故大的水力坡降使梯度比增大。
對梯度比試驗爭議較多的是GR≤3的臨界值確定的問題。很多試驗表明,GR值很少大于1.5,故建議GR的允許值應取在1.5以下,如不允許淤堵發生,必須滿足GR≤1的條件。實際上梯度比的大小和濾層系統的滲透系數有關,下面分析它們之間的關系。
根据达西定律v=统,在梯度比试验中各截面的流速相等,由式(3- 25)得 式中  庇:-2#和4 4测压管间土的渗透系数(参见图3 - 22),因距织物较远,
後:即爲被保護土的滲透系數;
k12 -织物与邻近lin土系统的渗透系数。
从式(3 - 26)可见,GR表示织物与土系统的渗透系数相对于土的渗透系数下降的倍数。还可以进一步推导得 式中  矗。——土工织物的渗透系数;
後,——織物上方lin土的滲透系數。
从式(3 - 27)可见,织物渗透系数矗。相对于被保护土渗透系数座:下降的倍数与GR有关,同时取决于k21k,,后者是被保护土的渗透系数与邻近织物土的渗透系数之比。如果邻近织物的土中细颗粒被水带走,则尼,变大,k2/矗,小于1;如细颗粒没有流失,则k2l ki等于1。
为观察式(3 - 27)的变化规律,取k2/七,分别等于0.5和1.0,并取织物厚度占= 2.5mm,将不同GR对应的k2/矗。列于表3-3。
从表3-3可见,当GR =3时,后。已下降到矗:的1/23以下。如果淤堵设计中给出织物渗透系数下降的限度,例如等于被保护土的渗透系数的1/10,则从表
3-3可以選擇GR在1.5左右。
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