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 后衛生填埋場設計、施工提供有益參考。 ASTM5321-08 規定，正應力施加 1h 后才能進行剪 切試驗。在進行潮濕狀態剪切時，試樣需在水中浸 1 試驗材料 泡 24h 后，并在試驗前將試樣表面擦拭干凈，快速 本實驗所使用材料均取自廈門市正在建設的 裝樣進行試驗。試驗中試樣的試驗方向與填埋場鋪 東部固廢處理中心衛生填埋場襯墊系統工程，由 設方向一致。當下盒放置糙面土工膜時，裝樣時在 GSE 公司生產。

　　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[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，對于土工合成材料界面間，除膨潤土防 無紡針刺土工布，單位面積質量為 500g/m2 。 水毯(GCL)外，其剪切強度與直剪時選取的剪切速 率無關。本次直剪試驗選取剪切速度為 1.4mm/min， 2 試驗儀器與方法 實驗剪切位移為 75mm 。實驗結束后觀察并記 采用美國 Geotest 公司生產的大尺寸直剪儀， 錄材料界面破損情況。

　　上、下剪切盒內尺寸為 300mm×300mm，深 75mm 。 試驗結果 下盒裝入剛性塊，形成一平臺用以支撐 HDPE 土工膜，上盒固定不動，推動下盒，保證剪切時具有恒 3.1 HDPE 光面土工膜與500g/m2 無紡土工布 定的剪切面積，有效剪切面積為 0.09m2 。拉-壓荷 分別為干燥、潮濕狀態下 HDPE 光 重傳感器與上盒緊密接觸，測定剪應力，采用數顯 面土工膜與 500g/m2 土工布剪應力與位移試驗曲 位移傳感器測定下盒的剪切位移。通過壓縮空氣施 線。干、濕兩種狀態下剪應力與位移曲線形式相近。

　　開始剪切時，剪應力迅速增加并達到峰值強度τ ， 加正應力，并用 4 個壓力傳感器進行量測。HDPE土工膜裝樣尺寸為 306mm×450mm，試驗時，置于 位移繼續增加，剪應力減少。除干燥狀態下 50kPa 下盒平臺上，并用夾條兩側夾緊。無紡土工布裝樣 剪切強度達到峰值時位移 Dp=4.34mm 外，其它情 況下達到剪切強度峰值時位移 D=1.5―D=3mm， 尺寸為 300mm×340mm，置于土工膜上方，在上盒 p p 剪切反方向一側側邊固定。上盒裝入標準砂，并放 與已有文獻結果一致。在 3 種正應力狀態下均出現 置透水板。通過軟件自動記錄剪應力、剪切位移及 應變軟化行為，正應力越高，應變軟化越明顯。潮 所施加的正應力，并適時顯示剪應力與位移的曲 濕狀態下應變軟化更為明顯，位移在 40mm ―50mm 線。

　　復合土工膜防滲方案對比傳統防滲的優勢

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

　　方案一：鋪設復合土工膜防滲

　　保存迎水側坡頂邊坡防護，坡上面鋪砌5 厘米砂石抹灰層后鋪砌復合土工膜，在復合土工膜上混凝土澆筑15 厘米厚C25現澆混凝土邊坡防護，復合土工膜頂端選用M12地腳螺栓錨人堤防防浪墻，復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隔水層層1.3 m，并錨人現澆混凝土槽體。復合土工膜采用兩布一膜的復合土工膜。對于不能在水面斜坡上鋪設復合土工膜的地段，如各碼頭道口，應采用劈裂灌漿垂直防滲處理，劈裂灌漿處理范圍與復合土工膜的重疊長度不得小于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。一排孔距面向水側的防波壁1.5 m，二排搖擺器L距面向水側的防波壁3.5 m。孔底標高與原多頭小直徑防滲墻相同。

　　HDPE防滲土工膜和復合土工膜都是防水層材料，不過如果都是1000g的HDPE防滲土工膜和復合土工膜比較的話，在防水層效果方面是防滲土工膜的效果更好，因為1000g的復合土工膜要取出部分克重分到復在兩側的土工布，這樣正中間的膜材沒有那么厚了，所以在選擇的時候要根據工程施工環境來選擇用哪一種。

　　方案二：塑性混凝土防滲墻

　　防滲墻的頂標高為8.70米，防滲墻厚度為0.3米，滲透系數k < 10.1厘米，s。防滲墻穿過堤身土壤，進入相對不透水層不小于1m。塑性混凝土水泥用量不小于80公斤/立方米，膨潤土用量不小于40公斤/立方米，水泥和膨潤土總用量不小于160公斤a3，膠凝材料總量不小于240公斤a3，砂率不小于45%。對于無法實施塑性混凝土防滲墻的路段，如碼頭道口，采用劈裂灌漿進行垂直防滲處理。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。孔底標高與原多頭小直徑防滲墻相同。

　　兩種方案技術經濟分析比較如下：

　　方案一:水坡復合土工膜防滲僅在水坡一側施工，對堤頂、背水坡和護堤路面施工干擾較小，對工期影響較小，但要求施工質量高。

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

　　由名稱可知，復合土工膜簡稱為復合膜。對于成品無紡布或土工布，我們稱之為涂層布基布。毫無疑問防滲土工膜有防水層、隔離的特點，防水層效果極好，復合型一起的水刺無紡布經過擠出來淋膜機膜頭的時候由于氣溫很高，因而和基布粘合復合型一起做成復合膜，復合膜不僅具有優良的防水層特性，而且兩側的布原膜不被尖銳物塊、碎石子或樹桿戳破、咯破，使防水層系統更平穩，工程更安全、耐用。

　　技術上，能滿足堤身的防滲要求，保證堤防在設計使用壽命內的防滲安全。方案1施工可與路堤頂路、回水坡和路堤防護場地的綠化施工同時進行，相互干擾小，對工期影響小，不需要對路堤頂覆土和加筋土工格柵進行返工。方案2中防滲墻施工速度慢，對工期影響很大。開槽施工對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為在臨水邊坡鋪設復合土工膜防滲方案。通過對比分析，在臨水邊坡上鋪設復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、背水坡和路堤防護地面的綠化施工同時進行，相互干擾小，對工期影響小，不需要對路堤頂覆土和加筋土工格柵進行返工。