復(fù)合土工膜厚度設(shè)計(jì)方法

1.1　曲線交會(huì)法文

[1]針對(duì)不同邊界條件導(dǎo)出了相應(yīng)的計(jì)算公式，其中級(jí)配不均勻的砂礫石上薄膜受水壓力p作用時(shí)薄膜發(fā)生的單位寬度拉力與應(yīng)變關(guān)系為T=0122pd0/εd0=0535n1/6n1-nd17

圖1　曲線交會(huì)法計(jì)算簡(jiǎn)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(chǎn)生的拉應(yīng)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(zhì)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(fù)合土工膜，還必須知道復(fù)合土工膜在不同拉力條件下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系才能確定選用多厚的復(fù)合土工膜.設(shè)選定的復(fù)合土工膜的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖1中曲線2所示，則圖1中兩曲線的交點(diǎn)為所選土工膜在試驗(yàn)拉力T作用下產(chǎn)生的應(yīng)變?chǔ)排c砂卵石孔隙上薄膜受水荷載產(chǎn)生的拉力、應(yīng)變相等的點(diǎn).該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的單寬拉力Tg為工作應(yīng)力，對(duì)應(yīng)的應(yīng)變?chǔ)舋為工作應(yīng)變.由于不同密度、不同厚度復(fù)合土工膜的試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線不同，選擇不同復(fù)合土工膜時(shí)，兩曲線的交點(diǎn)(ε，T)位置也不相同.因此，應(yīng)在不同復(fù)合土工膜試驗(yàn)曲線與圖1中曲線1交會(huì)的基礎(chǔ)上求得不同工作應(yīng)力和不同工作應(yīng)變，然后根據(jù)下述方法選定復(fù)合土工膜.設(shè)復(fù)合土工膜的大拉力為Tmax、大拉應(yīng)變?yōu)棣舖ax，材料的工作拉力為Tg、工作應(yīng)變?yōu)棣舋，則所選材料抗拉能力和應(yīng)變能力的安全系數(shù)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(yīng)遠(yuǎn)大于10，土工合成材料的容許抗拉強(qiáng)度為Ta=1FiDFcRFcDFbDTmax

(3)對(duì)堤壩來說，F(xiàn)iD=11～20，F(xiàn)cR=2～3，F(xiàn)cD=10～15，F(xiàn)bD=10～13，本文取FiD=16，F(xiàn)cR=20，F(xiàn)cD=13，F(xiàn)bD=12.故Ta=Tmax/5，即安全系數(shù)K=5.換言之，土工膜的應(yīng)力水平為20%.據(jù)研究，應(yīng)力水平在20%以下時(shí)土工膜不易老化，使用壽命可達(dá)50～100a.