复合土工膜与斜墙间排气:
为了适应坝体不均匀沉陷,避免薄膜破裂,铺膜时膜要松弛,由于混凝土面板或沥青混凝土斜墙密封不透气,所以膜下空间被空气占据。当水库蓄水后,水从膜施工缺陷的地方渗入膜下面,一部分空气可能从复合土工膜的缺陷中跑出,另一部分仍存在膜下并被压缩,完好部分膜下面的空气亦被压缩。水库水位降落时,如果复合土工膜背后排水管排水不畅,则膜后水位将高出库水位,水压力有可能将膜顶起或顶破,解决此问题一方面要加强排水,另一方面要排气。
一般在坝坡上沿坝轴线方向每隔20m留一排1m宽排气道,排气道处复合土工膜与斜墙不用粘接剂粘贴,并将复合土工膜有意拱起,以形成通道。当水库蓄水时,库水位抬高,水压力作用在复合土工膜上,压缩复合土工膜下的空气,空气向上跑,通过排气通道,经“烟窗”排到大气中。“烟窗”紧贴防浪墙内边布置,高出洪水位,为防雨水倒灌,烟窗顶端装设向下的弯头,“烟窗正对排气道”,沿坝轴线间距亦为20m。
选用单膜还是复合土工膜主要是从复合土工膜的作用和经济性两个方面综合考虑来选定。复合土工膜的一个作用是可以增加与土料之间的摩擦系数,第二个作用是保护土工膜不受运输和施工过程中外力的损害。复合土工膜的力学性能比单一膜有很大提高,其破坏应变虽不如单膜大,但仍远大于土体的破坏应变,因而有较强的适应各种情况的能力。复合土工膜的强度和防渗性能要优于单一膜和土工织物两者叠加的性能,其优良的程度与膜和织物之间复合的紧密程度密切相关,因此复合土工膜的设计不能简单地参照膜和织物个别的性能指标直接套用。第三个作用是复合土工膜具有反滤排水功能。由于土工膜不可避免地总会有一些缺陷发生渗水,此时膜一侧的土工织物能够起到反滤排水作用,从而维护了保护层的稳定。如复合土工膜是铺设在透水性弱的堤坝临水面,则膜下的土工织物可以迅速消除库水位骤降时在膜后形成的孔隙水应力,避免土工膜被水应力顶起的危险。
我国的堤坝建设心墙式垂直防渗大多采用单膜或多层单膜,斜墙式临水面铺设的土工膜大多采用复合土工膜。从已采用单膜的堤坝防渗效果以及SL/T225-98规范中对土工膜类型的规定看,单膜对低水头的小型水库防渗效果良好,仍然是一种具有竞争力的膜材。但在经济允许的条件下,复合土工膜有着更为优越的工程特性。
力学性能指标,针对土工膜在设计和施工中所受荷载性质不同,其力学强度指标分为下列几种:抗拉强度、握持强度、撕裂强度、胀破强度、CBR顶破强度、圆球顶破强度、刺破强度等。在前3项强度试验中,试样均为单向受力,其纵向和横向强度需分别测定;而后4项强度的试验都表示土工膜抵抗外部冲击荷载的能力,其共同特点是试样均为圆形,用环形夹具将试样夹制住,承受轴对称荷载,纵横双向同时受力。在上述众多力学指标中,最基本的是抗拉强度。
①抗拉强度和延伸率,为单向拉伸。纵向和横向抗拉强度表示土工膜在纵向和横向单位宽度范围能承受的外部拉力,其对应抗拉强度的应变为土工膜的延伸率,用百分数(%)表示。抗拉强度是力学性能中的重要指标,用于产品质量控制。聚合物土工膜拉断时的极限延伸率可达到150%~900%。加筋土工膜的最大抗拉强度高达10~30KN/m。
②握持强度,是反映土工膜在挟持情况下分散集中荷载的能力,经常用作土工膜的质量控制。试验时仅1/3试样宽度被夹持,进行快速拉伸。土工膜对集中荷载的扩散范围越大,则握持强度越高,单位为N。
③撕裂强度,是土工膜沿某一裂口或切口蔓延过程中的最大拉力,单位为N。
④胀破强度、CBR顶破强度、圆球顶破强度、刺破强度,这四个强度都表示土工膜抵抗外部冲击荷载的能力。其差别是试验时试样尺寸、加荷方式不同,胀破强度单位为kPa,其它3项强度单位为N。水力胀破试验是确定土工膜平铺在孔洞上的抗拉强度,以模拟实际情况。圆球顶破试验是量测土工膜的局部顶破强度,是土工膜的基本特性指标之一。CBR试验是模拟土工膜铺设在软基和密实的粗粒料间,土工膜所能承受的应力。水力刺破试验是量测土工膜支承在带有尖锐棱角的支承物上时的刺破强度。