浅析土工膜防渗原理及工程应用

浅析土工膜防渗原理及工程应用

陈盟1刘波2

山东省胶东调水局东营分局山东广饶257300

摘要：本文首先简单分析了土工膜防渗机理，然后结合笔者参建工程实例来直观反映土工膜防渗施工及效果分析。

关键词：土工膜；堤坝；防渗

1土工膜防渗机理

坝体中的渗流均为无压渗流，大多数情况下可看作为稳定渗流。其渗流流速和比降的关系一般符合如下的规律，，式中：k为渗透系数，β为参量，β=1~1.1时为层流，β=2时为紊流，β=1.1~1.85时为过渡流态。在渗流分析中，一般假定渗流流速和比降的关系符合达西定律，即β=1。水力坡度是指单位长度流程上总水头的减小值，用J表示。

渗透系数k是综合反映土壤透水能力大小的系数，与土壤及液体的性质有关。k值对于渗流的计算有着十分重要的意义。

土工膜作为一种不透水材料，其渗透系数很小，一般约为1×10-12～1×10-11m/s。由此可见其理论上的防渗效果很好，是一种非常理想的防渗材料。

2土工膜防渗应用实例及效果分析

2.1工程概况

胶东调水工程原引黄济青利用小清河子槽段在引黄济青改扩建工程中，子槽两岸大堤采用多头小直径深层水泥土搅拌桩防渗墙防渗进行截渗，工程完成后，子槽两岸渗水量明显减少，防渗效果显著，工程安全得到极大保障。在12公里的堤防截渗工程中，由于两岸高压线、公路桥、电灌站等障碍物的阻挡，坝体内的防渗墙并没有完全连续起来。经过分析研究，决定对渗水严重的坝段采用在坝体上游面覆盖土工膜，并用砂袋压盖的方法来防渗。

2.2施工方法

本次工程采用300g/m2两布一膜结构形式的复合土工膜，使用外调土方，砂袋人工装填。由于施工过程中调度运行工作不能停止，渠内水位高达4.5米，因此增加了施工难度。其具体结构布置形式如图3-1。

图3-1土工膜防渗布置图

2.3效果分析

工程完工后，经过一段时间的应用及观察，堤外渗出点下移，渗流量

明显减小。为体现工程效果，现使用有限元方法通过理论分析工程实施前后堤坝的渗流情况。

工程地质情况如下，堤体填土以壤土为主，渗透系数建议值为2.27m/d。Ⅱ1-②层壤土渗透系数建议值为0.50m/d。Ⅱ1-③层粉砂渗透系数建议值为8.44m/d。Ⅱ1-⑥层淤泥质壤土渗透系数建议值为0.06m/d。

经过计算施工前后堤体流网图及浸润线如图3-2图3-3：

图3-2施工前流网图

图3-3施工后流网图

通过施工前后流网图比较，可以非常清晰的观察到堤体内浸润线在用土工膜加固之后有所下降。同时，溢出点也较施工前下移，这与观察到的实际情况相符。再比较施工前后渗流量变化，通过理论分析，施工前单宽渗流量约为6.9m3/天，使用土工膜加固后单宽渗流量为4.3m3/天。同样，渗流量的理论分析也与实际观察情况相符。

3结语

土工膜以其特有的防渗效果，广泛应用于水利工程施工中。利用土工膜防渗，工程投资小，效果显著，在小型水库除险加固和病险堤坝的防渗处理上有着积极意义。

参考文献：

[1]马春生，焦守永.浅析坝基与坝体土工膜防渗施工技术[J]，中国新技术新产品，2009（5），95.

[2]李家星，赵振兴.水力学[M].南京：河海大学出版社，2001.