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土工膜防渗技术为什么是水库常用的防渗措施之一?

土工膜防渗技术是水库常用的防渗措施之一,在工程中得到广泛应用[1-3]。用于土工膜
对于具有防渗水库的平原水库,在水库蓄水初期,土工膜下非饱和土层中的孔隙气容易聚集,造成局部或大面积的土工膜
累积浮动,甚至爆裂[4]。例如,山东省淄博市新城水库整个水库被塑料覆盖约1. 0 km2
, 由于充气损坏造成严重泄漏[5];济南市
玉清湖水库北店子沉砂池坝坡铺设复合土工膜,坝前10 m以内发生严重气胀破坏,进一步加剧了水库水害。
渗漏造成库外农田被淹没等严重问题[6]。由于土工膜满蓄板防渗技术在大型平原水库应用较少,
土工膜膨胀问题尚未引起广泛关注,其形成机理和防治措施尚缺乏系统研究。
目前,对土工膜下非饱和土水气运移规律的研究更多集中在环境岩土领域,重点研究土工膜下闭合后的产气情况。
它不同于平原水库的膨胀问题[7-10]。近年来,国内一些学者关注平原油藏土工膜气
对通货膨胀问题进行了探索性研究。李旺林等。 [11]研制了专用的气胀试验装置,研究了土工膜在蓄水初期的缺陷引起的渗漏。
膜下非饱和区孔隙气体的变化规律验证了土工膜缺陷渗漏引起的土工膜局部隆起变形现象;袁俊平
等。 [12]开展现场试验,通过模拟平原水库不同工况,研究蓄水盘膜下水气运移规律,论证蓄水盘防渗岩土技术。
膜漂浮失稳的可能性,提出相应的排水排气措施;曹等。 [13] 开发了一种水气两相流,考虑到
非饱和土固结方案,并对现场试验进行了数值分析;张凯等[14]基于多孔多相连续体理论
提出了考虑水气两相流的非饱和土简化固结理论,分析了水气在水库土工膜下的运移规律。
由于平原水库土工膜膨胀现象的本质是封闭边界条件下非饱和土中水、气、固三相耦合问题,因此涉及到土工膜
非饱和土变形、孔隙水压力和孔隙气压之间的相互作用。但现有研究大多采用孔隙混流
统一描述孔隙水压力和孔隙空气压力,虽然在一定程度上也能反映实际规律,但更适用于土壤饱和度。
在和谐度高的情况下,水汽的变化不能单独分开,这仍然存在,用于解释整个水库板块覆膜平原水库气体膨胀的形成机制
不足的。
为深入研究实际工况下土工膜防渗平原水库土的气体膨胀机理,研制了一种特种土工膜
充气模型试验装置,在地下水位上升、膜上蓄水和库水骤降三种工况下进行模型试验,并进行研究
饱和试样竖向位移、孔隙空气压力、孔隙水压力、吸力和竖向土压力的耦合变化规律。

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