復合土工膜存在下沉變形影響水庫安全
復合土工膜作為一種新型防滲材料,相比于傳統防滲材料(瀝青混凝土和黏土等)更能適應地基的不均勻沉降變形和更優良的防滲性能,并且具有良好的抗拉能力、使用成本低、容易施工等優點,目前在水利工程中廣泛應用于土石壩防滲和水庫防滲等工程中。
水庫采用復合土工膜進行防滲處理,阻斷了庫水對地下水的補給作用,導致地下水位下降。蓄水后,在庫水壓力及地下水位變動作用下,庫盆及庫岸地基土體會發生一定的下沉變形,使得復合土工膜存在下沉變形以及與之相關的橫向拉伸變形。若變形量不大,復合土工膜能夠適應,對水庫安全沒有影響,但是,若變形量過大,可能導致復合土工膜局部應力變形過大或受力過大而出現損壞,進而影響水庫安全。因此,對復合土工膜的應力應變特性進行研究對實際工程的安全性具有重要意義。對正常高水位情況下土石壩防滲復合土工膜的應力應變特性進行了計算分析,指出復合土工膜對土石壩的應力變形有一定的改善作用。采用復合土工膜進行防滲處理后的壩體應力變形要比不處理的小。
根據物探成果與鉆探成果得知庫盆底部溶蝕現象十分發育,存在庫首及庫底滲漏問題。為解決這一問題,工程決定采用復合土工膜對庫岸和庫盆進行防滲處理,其防滲結構體自下而上主要由支持層、下墊層、復合土工膜及保護層等四層組成。
(1)復合土工膜與水庫剖面變形規律一致,其變形量略小于水庫剖面的變形量,因此,在缺乏界面參數資料時,可直接計算水庫剖面的變形量來估算復合土工膜的變形量。
(2)在庫水位和地下水位變動作用下,庫盆地基及庫岸土體會發生下沉變的,此外,庫岸土體還會向庫盆處發生橫向變形。
(3)水庫蓄水達到校核水位,地下水下降至基巖面時為最危險工況(工況3-2),此時水庫剖面及復合土工膜的最大下沉變形分別為30.83和29.67cm,最大橫向變形分別為9.92和8.58cm。
(4)在最危險工況下,復合土工膜的最大單寬拉力為6.86kN/m,最大拉應變為14.30%,通過計算得到拉力安全系數Fs為4.18,拉應變安全系數Fε為3.02,均小于允許安全系數5.0,復合土工膜適應庫盆下部土體變形能力較差,不滿足允許安全系數要求。