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加载介质对 HDPE 土工膜鼓胀的影响

为了查明加载介质是否对土工膜起鼓变形力学性能产生影响,选取了0.2、0.3和0.6 mm三种厚度。 以高温HDPE土工膜为研究对象。分别使用气体和液体作为加载介质。当注入速率为1 kPa/s时进行实验。 环形约束下球形胀形变形试验结果表明:1)相同环境条件下,土工膜破裂时加载介质会发生胀形。 爆破压力和胀形高度影响较大。液体胀形时的爆破压力比空气胀形时高约34%,最高可达50%。当液体膨胀破坏时 鼓起高度平均比空气鼓起高22%左右,最高可达30%; 2)加载介质影响土工膜鼓胀变形的发展过程。 土工膜在气体和液体膨胀作用下的鼓胀变形表现在不同的弹性变形、屈服变形、强化变形和破坏变形阶段; 3)加载介质对岩土的影响 当膜破裂时就会形成损伤。当土工膜膨胀时,它具有线性破坏面。损伤长度随着膜厚的增加而减小。当土工膜因液体而膨胀时,其具有线性破坏面。 膜片均为条状破坏面; 4)加载介质对土工膜球形胀形变形力学性能和破坏特征的影响主要与介质有关 不同介质形成的膜下的压缩特性、传力特性、粘度以及聚合物链段的置换情况下的压力载荷分布 与取向和再结晶有关。根据研究结果,建议采用液体介质对土工膜鼓胀破坏进行强度试验。

工业膜防渗效果优良、成本低、适应性强 它具有诸多优点,广泛应用于平原水库大面积防渗[1]。水 水库建成后,由于水库地基不均匀沉降,降雨和 水库漏水等因素会加剧膜下土壤间隙中的气体或气体。 液体的迁移可能会导致土工膜气胀或液胀[2]。 当鼓胀情况严重时,会导致土工膜破损失效,对防渗体不利。 该系统造成不同程度的泄漏危险[3-4]。 土工膜力学性能及气液膨胀变形特性研究 其中,张先雷等人。 [5]对不同类型土工膜的力学性能进行了测试。 对比分析液体膨胀破坏形貌和力学性能的差异。 李旺林等.文献[6]开发了多种不同规格的土工膜气体膨胀变形技术。 利用试验设备分析土工膜在周向约束下的球形鼓胀情况。 变形特性。徐等人。 [7]使用自主研发的设备进行岩土工程 膜周向约束下的空气胀形试验,分析土工膜的胀形变形 基本特征及影响因素。李等人。文献[8]提出了土工膜下泵送混凝土的方法。 空气降低腹胀风险并通过现场试验验证其可行性 性。王等人。文献[9]研制了相关设备并在平原水库投入运行。 土工膜发生鼓胀的时期及影响因素。尹春杰 [10],张先雷等。 [11]利用低场核磁共振技术分析变形 PVC膜材的孔隙特性及抗渗性能的检测与施工 PVC-P土工膜微观孔隙度和渗透率的数学模型 目前的研究主要集中在土工膜在单一加载介质(气体 或液体),用于不同条件下的土工膜 加载介质下力学性能及失效模式对比分析研究 较少的。 为探究土工膜在不同加载介质下的力学性能和 破坏特性的异同,将其概括为周向约束下的土工膜。 凸包变形,采用自主研发的凸包变形专用土工膜 测试设备,进行了0.2、0.3、0.6毫米三种厚度 环向约束下HDPE土工膜气胀和液胀变形试验 探讨加载介质对土工膜鼓胀变形力学性能及变形影响的试验 损伤机制的影响。

所用土工膜起鼓试验设备包括试验平台、测量 控制系统和加载系统3部分,其中测试平台主要包括 控制面板、法兰、显示系统、电液伺服多路控制 系统软件;测控系统主要包括压力传感器、激光位置 运动传感器和高清录像机;装载系统,包括液压系统 系统和气动系统,分别可以使用气体和液体作为加载介质。 实现土工膜气体膨胀和液体膨胀试验,试验平台结构示意图 见图1。 气压加载系统主要由无油气泵、调压阀和先导阀组成 由管道组成,先用气泵抽至额定气压,然后通过出口 将调压阀调节至试验所需压力,最后输气管道使用 连接进气口,保证气体通过多孔板稳定输入,压力稳定 测试室内部。液压加载系统主要采用电液伺服控制 系统、电液伺服阀、液压缸、液压缸、油泵及导管 组成,基本原理是油泵不断输出液压缸内的液压 油,从而驱动活塞使液缸内的水通过导管穿过多孔 将板材压入试验室,输出速率可由电液伺服系统确定 控制 。同时将两管道尺寸与进气(液)入口相匹配 1、从而在同一测试平台上实现气胀和液胀测试。按 力传感器位于法兰底部,可检测测试过程中气体和液体的膨胀 腔内的压力。 基于目前比较成熟的美国土工合成材料多轴 拉伸试验标准(ASTM D 5617-04)[12],该标准要求 根据 Pincus 等人的说法,测试设备的最小夹具直径为 450 毫米。 [13] 研究结果表明,夹具直径与膜厚之比达到60以上 此时HDPE土工膜的应力应变关系曲线及分布特征较大 至同。因此,试验选用法兰直径为200mm。 夹具直径与膜厚之比分别为333、666、1000,满足 要求。

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