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防渗膜的糙面高度

土工膜主要被应用于如垃圾填埋场、矿、石油化工等工程的防渗系统。以垃圾填埋场为例,为了使填埋场库容量达到最大化,填埋场的边坡需要建得尽可能陡峭,而利用陡峭的自然山谷型地势来建填埋场也十分普遍。一般光面土工膜表面光滑,表面剪切强度低,会使防渗系统中的边坡存在不稳定性,糙面土工膜由此应运而生。

国际土工合成材料研究院曾经作过大量的相关研究分析,发现大部分发生滑坡事故的工程,都使属于平移滑落而非卷曲滑落。另外,研究还表明发生滑坡现象所用的土工膜一般都是光面土工膜。图1显示了很多由于在填埋场边坡使用光面土工膜而导致填埋场滑坡的案例。所以,现在垃圾填埋场的边坡主要使用糙面土工膜,相比于光面土工膜,糙面土工膜其表面摩擦系数较高,增强了边坡使用时的稳定性,避免了使用光面土工膜而产生的滑坡现象。

 


 

图1 使用光面HDPE土工膜导致垃圾填埋场滑坡案例

 

现在我们知道了土工膜的表面摩擦系数对于整个工程的稳定是至关重要的,而糙面土工膜可以有效地增加土工膜的表面摩擦系数,那么,糙面土工膜的高度是否会对表面摩擦系数造成影响呢?

对于土工膜的表面摩擦系数,其中最主要的参数是土工膜的表面剪切强度和摩擦角。为了研究糙面土工膜剪切强度和摩擦角与糙面高度之间的关系,我们根据ASTM D5321做了100多项测试,测试不同糙面高度的土工膜和不同类型的其它土工合成材料之间接触,产生的剪切强度与摩擦角的变化。测试发现, 糙面高度是能影响糙面土工膜的表面剪切强度和摩擦角重要参数。

2和图3分别是糙面土工膜与各种不同的土工合成材料接触,摩擦角、附着力和剪切应力的变化曲线。可以清晰的看到,当糙面土工膜的糙面高度从0.25毫米(10密尔)增加到0.5毫米(20密尔)时,土工膜与其它材料之间的的剪切强度和摩擦角显著增加,而超过0.5毫米(20密尔)的糙面高度对剪切强度和摩擦角的影响减弱。因此,0.5mm的糙面高度是一个最佳的高度值。


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