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土工膜滲透系數較大

时间:2018-02-08 08:02   作者:青岛梦想材料 点击:

    目前工程(Engineering)使用上对过滤材料的要求是:可以允许被保护土层中的部分细土粒通过(tōng guò),但组成骨架的土料不能被水流带走。只要骨架不受扰动,土层就能保持在渗流作用下的稳定(wěn dìng)性。
   
  1、作用機理
    土工织物的作用机理是使用土工织物作为过滤材料(Material)时首先要弄清楚的问题(Emerson),也是正确地制定和应用各种有关土工合成材料过滤准则的基础。青島土工格柵是用聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物经热塑或模压而成的二维网格状或具有一定高度的三维立体网格屏栅,当作为土木工程使用时,称为土工格柵。早期有把土工织物的过滤作用等同于传统的天然粗粒材料(砂、石料)的过滤作用,在挡土方面是利用土工织物具有足够小的孔径来阻挡被保护土中骨架土料的通过(tōng guò)。稍后一些研究者提出土工织物过滤作用的另一种机理,他们认为土工织物本身并不起过滤中的挡土作用,而是在靠近土工织物处,诱发被保护土层形成一层天然滤层,该天然滤层起到过滤的作用,所以土工织物被认为只起到一个催化剂的作用,根据目前的认识,在一般情况(Condition)下,上述两种过滤机理是同时存在的。仅仅在不同的场合和条件下只发挥某一种机理的作用,或以某一种机理为主的作用。
    对被保护土为无粘性土时,在单向渗流作用下,当渗流经过土层进入土工织物时,在渗透力作用下,有可能把紧靠着土工织物而粒径又较小的土粒挟带入土工织物,这种情况逐步地向远离土工织物的方向发展,逐渐形成一定厚度的由较粗土粒形成的架空层这一层的颗粒较粗,渗透系数较大,但它不能阻挡细土粒的移动。在土工织物的过滤作用充分发挥时,土工膜在架空层的上游一侧会形成一层天然滤层(filter zone)(又称滤饼,有时把空层也作为天然滤层的一部分)。天然滤层的特性是该层的细粒土的包含比重比架空层多一些,透水性相对地低一些,从而阻挡了相邻的天然土层的细土粒的移动,因此起到了挡土的作用。从上述过程(guò chéng)可以看出,土工织物仅仅起到一个引发天然滤层的作用。但是天然滤层并不是总可以形成的,需要土层的级配和结构情况、水流情况和荷载性质三个条件。如果水流方向不是固定(fixed)的或荷载为动荷载时,这时天然滤层则不容易形成。这时主要靠土工织物足够小孔径(aperture)起挡土作用。
    不管是单向水流、往复水流还是动荷载,对粘性土来说均难以形成无粘性土中的天然滤层。也主要是要靠土工织物足够小的孔径(aperture)来阻挡土料的移动。
   
  2、土工織物的有效孔徑(aperture)
    土工织物孔隙的大小是不一样的,大小不同的孔隙出现的频率(frequency)一般接近于正态分布规律。青島土工布具有优秀的过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护作用,具有重量轻、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀。从挡土的角度来看,土工织物的最大孔隙的尺寸及大过其中一种尺寸的通道的数量是至关重要的,研究家们各自提出不同的代表性的孔径(aperture),并称为有效孔径,等效孔径以及表观孔径等。具体应用上,则以X90 "  X95 "  X98等等来表示这些代表性的孔径。0代表通道孔径的等面积圆的直径,X90代表小于该孔径的通道占总通道的90%。这些指标表示土工织物最起码的挡土能力,即大于这些指标的土粒都不能通过土工织物。至于这些指标应和反映土体粒径的哪些指标相比较,互相之间应有什么关系等等,研究家们提出了各种建议。但由于试验条件的不同,有些建议的差别是很大的。
   
  3、淤堵
    土工织物作为过滤材料(Material)时在使用初期首先关心土工织物能否起到挡土作用,随后就会把注意(attention)力集中在淤堵问题(Emerson)上,这同样关系到土工织物长期使用。
    淤堵从其产生的原因或机理来说可以分为三种类型。一是机械淤堵,它是指水流带动的细粒土在过滤体侧(土工织物与相邻土层)中沉积下来,严重地减小了过滤体的透水能力。二是化学淤堵,它是指在某些微生物(Micro-Organism)的作用下,把水中含有的铁离子化合成为不溶于水的氧化铁(Fe?O?),这些化合物沉淀下来就会把透水的通道堵塞。三是生物淤堵,它是指土工织物的表面和内部有某些微生物(特殊结构:荚膜、鞭毛、菌毛、真茵等)栖身繁殖,因而阻碍了水的通道。在一般情况下,后两类淤堵的影响(influence)较小,研究工作还不太多。本章只讨论机械淤堵的有关的问题(Emerson)。
    机械淤堵又可分为三种情况(Condition):
  (1)淤堵,它是指細土粒淤堵在土工膜土工織物的內部,最大化減少其透水面積,對較厚的無紡織物其通道也較長,易在瓶頸狀的窄小斷面上淤堵土粒。
  (2)阻塞,它是指土粒与织物表层的孔径(aperture)相差不大,不易进入土工织物,但可以堵塞进水通道的端部,减小了过水断面,产生阻塞现象。青島土工格柵是用聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物经热塑或模压而成的二维网格状或具有一定高度的三维立体网格屏栅,当作为土木工程使用时,称为土工格柵。
  (3)閉塞,土粒聚集在土工織物的表面,形成一層泥餅叫閉塞。上述三種淤堵的情況(Condition)不是截然分開,這三現象可以同時存在,起到一個綜合的淤堵效應,但通常是以某一種情況爲主。

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