土工膜防滲低水頭平原水庫(kù)滲流場(chǎng)及膜體穩(wěn)定性

甘 磊，劉靜楠,，譚海勁，謝興華，盧 斌

(1.河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇 南京 210098； 2.南京水利科學(xué)研究院水工水力學(xué)研究所，江蘇 南京 210029；3.廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510635)

土工膜是一種厚度薄、拉伸性能好、防滲性能優(yōu)的土工合成材料，在平原水庫(kù)工程中被廣泛采用[1]，因此其膜體穩(wěn)定性判別和滲漏量計(jì)算被眾多學(xué)者所關(guān)注[2]。研究表明土工膜理論服役年限可達(dá)100 a以上[3]，但土工膜在施工和運(yùn)行過程中不可避免會(huì)存在破損和缺陷。岑威鈞等[4]指出引起土工膜出現(xiàn)缺陷的主要因素包括膜上荷載、墊層顆粒形狀和凸起程度。Nosko等[5]用損傷檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)325萬(wàn)m2土工膜防水層進(jìn)行缺陷檢測(cè)，表明土工膜缺陷尺寸基本在0.2～13.0 cm2之間，其中0.5～10.0 cm2大小的缺陷占總?cè)毕莸?5.8%。Giroud等[6-8]建議按照每4 000 m2出現(xiàn)1個(gè)缺陷的分布概率進(jìn)行土工膜滲漏量估算。Barroso等[9]發(fā)現(xiàn)缺陷滲漏量隨水頭增大而增大，且小尺度試驗(yàn)得到的滲漏量大于大、中型尺度試驗(yàn)結(jié)果。Giroud[10]研究了缺陷形態(tài)對(duì)滲漏量的影響，并給出形式簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)公式。Touze-Foltz等[11-13]和Giroud等[14]結(jié)合不同形態(tài)缺陷的經(jīng)驗(yàn)公式，分別推導(dǎo)出有限長(zhǎng)度下的缺陷滲漏量計(jì)算公式。劉健等[15]結(jié)合大屯水庫(kù)工程，指出缺陷數(shù)量和水頭高度是土工膜缺陷滲漏量的主要影響因素。劉英杰等[16]對(duì)不同類型的土工膜進(jìn)行研究，指出單層土工膜受缺陷尺寸的影響比復(fù)合土工膜顯著，復(fù)合土工膜的防滲效果更好。

本文依托珠江三角洲某土工膜防滲平原水庫(kù)，建立施工和運(yùn)行過程水庫(kù)滲流有限元模型，研究土工膜缺陷尺寸、數(shù)量和位置對(duì)膜體穩(wěn)定性和滲漏量的影響，研究成果對(duì)類似工程具有參考意義。……