復(fù)合土工膜內(nèi)摩擦角試驗(yàn)分析研究

摘 要：復(fù)合土工膜防滲性能好、施工速度快，經(jīng)濟(jì)性明顯，在水利工程建設(shè)中己越來(lái)越多地被采用。但復(fù)合土工膜鋪放時(shí)容易滑動(dòng)而造成邊坡不穩(wěn)。目前，復(fù)合土工膜內(nèi)摩擦角大多用經(jīng)驗(yàn)估算。論文以試驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究復(fù)合土工膜在不同墊層（粗、中、細(xì)砂）下內(nèi)摩擦角的大小，并得出對(duì)相關(guān)工程具有指導(dǎo)性的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：復(fù)合土工膜；內(nèi)摩擦角；試驗(yàn)

1 引言

復(fù)合土工膜是用聚乙烯或聚氯乙烯為基礎(chǔ)，壓延成膜與滌綸針刺土工布熱合而成，具有抗拉、抗頂破、抗撕強(qiáng)度高，延伸性能好，變形模量大，耐老化，防滲性能好，使用期長(zhǎng)等特點(diǎn)，具有較好的防滲效果，經(jīng)濟(jì)性明顯，在水利工程建設(shè)中己越來(lái)越多地被采用。但復(fù)合土工膜鋪放時(shí)容易滑動(dòng)而造成邊坡不穩(wěn)。目前，復(fù)合土工膜內(nèi)摩擦角大多用經(jīng)驗(yàn)估算。本實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑榱搜芯繌?fù)合土工膜在不同墊層（粗、中、細(xì)砂）下內(nèi)摩擦角的大小。

2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)及試驗(yàn)裝置

1.試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)

由于粘土一般作為防水材料，礫石棱角會(huì)使復(fù)合土工膜遭受破壞，在工程中一般選擇砂土為墊層，本次試驗(yàn)所選的復(fù)合土工膜的墊層為配制不同比列粗、中、細(xì)砂，其比列如表1-1

2.模型試驗(yàn)裝置

采用普通的直剪儀，下面放置砂土，上面放置土工膜。

3 試驗(yàn)

1.試驗(yàn)方法

在每組不同配合比的砂土上，分別加上三組不同的壓力，分別為0KN，100KN，200KN，測(cè)出其臨界摩擦力T。選用干砂土，因?yàn)樯巴梁畷r(shí)與土工膜有了較大的粘聚力，偏安全。所選復(fù)合土工膜單位面積質(zhì)量為1018g/m2。

2.試驗(yàn)結(jié)果

按照以上步驟，試驗(yàn)結(jié)果如表1-2

其壓力與T的關(guān)系曲線(xiàn)如圖1.1

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的后處理

1.確定壓力與T的直線(xiàn)關(guān)系

在圖1.1中，分別在每組砂土中，連接壓力0KN與200KN兩點(diǎn)，作為壓力與T關(guān)系的直線(xiàn)

2.確定回歸直線(xiàn)的相關(guān)系數(shù)

相關(guān)系數(shù)用r表示，其用公式表示如式（1-1）

式（1-1）

5 結(jié)論

1.從表1-5可知，復(fù)合土工膜的內(nèi)摩擦角在28.33°～34.24°之間，參照《土工合成材料工程應(yīng)用手冊(cè)》給出的復(fù)合土工膜摩擦試驗(yàn)的內(nèi)摩擦角為31°或32°可知，試驗(yàn)結(jié)果是正確的。

2.復(fù)合土工膜與墊層之間的摩擦角與墊層的級(jí)配沒(méi)有明顯關(guān)系：三組級(jí)配的砂土1、7、9組為最不良的級(jí)配，其內(nèi)摩擦角分別為34.24°、29.83°、32.64°；第5組砂土（即級(jí)配最優(yōu)時(shí)），其內(nèi)摩擦角為31.64°。

3.從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，內(nèi)摩擦角最大值出現(xiàn)在級(jí)配最不良時(shí)，但級(jí)配最不良時(shí)也可能出現(xiàn)較小的摩擦角，在工程中不要一味尋求墊層級(jí)配不良；而所有的內(nèi)摩擦角平均值為31.62°，與級(jí)配最優(yōu)時(shí)接近。

4.分別以細(xì)、中、粗砂的變化為主，內(nèi)摩擦角取平均值，中、粗砂變化時(shí)所對(duì)應(yīng)的內(nèi)摩擦角變化沒(méi)有明顯規(guī)律；而在細(xì)砂變化時(shí)所對(duì)應(yīng)的內(nèi)摩擦角變化有明顯的規(guī)律，隨著細(xì)砂比列下降，內(nèi)摩擦角也下降。所以應(yīng)該在設(shè)置墊層時(shí)多加入細(xì)砂。

參考文獻(xiàn)

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[2]馬杰，趙正玲，姚中英.復(fù)合土工膜特點(diǎn)及應(yīng)用[J].塔里木大學(xué)學(xué)報(bào).2005（01）

作者簡(jiǎn)介

曹鑫（1984-），漢族，男，江蘇人，碩士，主要從事水工結(jié)構(gòu)工程研究。