復合土工膜厚度設計方法

1.1　曲線交會法文

[1]針對不同邊界條件導出了相應的計算公式，其中級配不均勻的砂礫石上薄膜受水壓力p作用時薄膜發生的單位寬度拉力與應變關系為T=0122pd0/εd0=0535n1/6n1-nd17

圖1　曲線交會法計算簡圖

式中:T———薄膜單位寬度拉力，

kN/m；p———薄膜上承受的水壓力荷載，

kPa；ε———薄膜產生的拉應變；

d0———不均勻砂礫石的平均孔隙直徑，

m；n———砂礫石孔隙率；

d17———特征顆粒直徑，表示小于此粒徑的砂礫石質量所占比例為17%

式(1)可用圖1中曲線1表示.但僅用曲線1不能確定選用多厚的復合土工膜，還必須知道復合土工膜在不同拉力條件下的應力應變關系才能確定選用多厚的復合土工膜.設選定的復合土工膜的應力應變關系如圖1中曲線2所示，則圖1中兩曲線的交點為所選土工膜在試驗拉力T作用下產生的應變ε與砂卵石孔隙上薄膜受水荷載產生的拉力、應變相等的點.該點所對應的單寬拉力Tg為工作應力，對應的應變εg為工作應變.由于不同密度、不同厚度復合土工膜的試驗應力應變曲線不同，選擇不同復合土工膜時，兩曲線的交點(ε，T)位置也不相同.因此，應在不同復合土工膜試驗曲線與圖1中曲線1交會的基礎上求得不同工作應力和不同工作應變，然后根據下述方法選定復合土工膜.設復合土工膜的大拉力為Tmax、大拉應變為εmax，材料的工作拉力為Tg、工作應變為εg，則所選材料抗拉能力和應變能力的安全系數分別為Ks=Tmax/Tg　　Kε=εmax/εg

(2)JournalofHohaiUniversity(NaturalSciences)Jul.2004　　

從安全角度考慮，Ks和Kε應遠大于10，土工合成材料的容許抗拉強度為Ta=1FiDFcRFcDFbDTmax

(3)對堤壩來說，FiD=11～20，FcR=2～3，FcD=10～15，FbD=10～13，本文取FiD=16，FcR=20，FcD=13，FbD=12.故Ta=Tmax/5，即安全系數K=5.換言之，土工膜的應力水平為20%.據研究，應力水平在20%以下時土工膜不易老化，使用壽命可達50～100a.