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土工合成材料渗透性能评价指标及测试方法研究

作　者: 于双双
导　师: 严驰；杨明昌
学　校: 天津大学
专　业: 岩土工程
关键词: 土工织物土工膜垂直渗透水平渗透透气性抗渗性耐静水压力
分类号: TU531.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

土工织物具有优良的排水、渗透和反滤功能,土工膜具有良好的抗渗功能,二者被广泛应用于各种土木、水利工程中。土工织物的垂直渗透系数是衡量土工材料渗透性的重要指标。然而,以垂直渗透系数评价,存在测量厚度的问题,厚度在测试时难以测准,使得垂直渗透系数存在较大误差。另外,测试时必须保持层流,因此层流的控制显得尤为重要。目前,土工织物的垂直渗透性测试中,存在单层和多层测试两种,试样层数对试验结果是否有影响是人们关心的问题;压力作用下的渗透系数较无压状态下的变化也是重要的;水平渗透性与上覆压力和水力梯度的关系;有些工程需应用土工膜的透气性,其抗渗性以何种指标来评价也是本文研究的问题。本文针对以上问题,参考前人所做研究,通过设计织物透水性试验、电镜试验,得出以下几点结论:1.土工织物的垂直渗透性最好以透水率来评价,试验时建议初始水头为5cm,并通过改变水头,绘制V-H曲线,确定层流范围。通过对同种非织造土工织物不同层数的垂直渗透测试,结果表明垂直渗透系数随层数增加逐渐减小。2.织物的垂直渗透系数和水平渗透系数都随压力增大而降低,且都小于无压状态下的渗透系数,建议在重要工程中,测定压力状态下的渗透性能。3.水平渗透测试时,根据实际情况选取上覆压力和水力梯度,并以导水率作为评价指标。4.以耐静水压力作为土工膜抗渗性评价指标;垃圾填埋场时,建议增加水蒸汽透湿系数。上述几个方面的研究成果,为土工合成材料的测试和生产厂家对产品透水性的预测提供参考,并为土工合成材料测试规程的修改提供建议。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 土工合成材料的发展  8-10
    1.1.1 土工合成材料的定义及分类  8-9
    1.1.2 土工合成材料的发展及工程应用  9
    1.1.3 土工合成材料的未来发展趋势  9-10
  1.2 土工合成材料的功能特性  10-11
    1.2.4 功能  10
    1.2.5 特性  10-11
  1.3 土工合成材料的水力学特性及重要性  11-13
    1.3.1 垂直于织物平面的渗透性  11-12
    1.3.2 平行于织物平面的渗透性  12-13
    1.3.3 土工膜抗渗性  13
  1.4 选题意义、依据及主要工作  13-16
    1.4.1 选题意义  13-14
    1.4.2 依据  14
    1.4.3 主要工作  14-16
第二章垂直渗透性能测试方法研究  16-48
  2.1 国内外垂直渗透测试方法  16-26
    2.1.1 ISO 无负荷时垂直渗透特性测定  16-21
    2.1.2 ASTM 法向渗透性测试  21-24
    2.1.3 国标GB/T15789 法向渗透性测试  24
    2.1.4 土工合成材料测试规程（SL/T 235-1999）垂直渗透性测试  24-26
  2.2 土工织物透水性理论分析  26-38
    2.2.1 雷诺试验及测试运用原理  26-29
    2.2.2 土工织物的结构  29-33
    2.2.3 垂直渗透性能测试比较及试验分析  33-38
  2.3 土工织物垂直透水试验影响因素分析  38-46
    2.3.1 渗透性能评价及最佳水头确定  38-42
    2.3.2 土工织物渗透性随试样层数的变化规律  42-43
    2.3.3 法向压力与土工织物垂直渗透性能的关系  43-46
  2.4 结论及建议  46-48
第三章土工织物平面渗透测试研究  48-60
  3.1 国内外水平渗透测试方法  48-55
    3.1.1 ISO 平面内水流量的测定  48-52
    3.1.2 ASTM 水平渗透性测试  52-53
    3.1.3 国标GB/T 17633 水平渗透性测试  53
    3.1.4 土工合成材料测试规程（SL/T235-1999）水平渗透性测试  53-55
  3.2 土工织物水平渗透性分析  55-58
    3.2.1 水平渗透性测试方法比较  55-56
    3.2.2 法向压力及水力梯度对水平渗透性的影响  56-58
  3.3 对水平渗透测试修改的建议  58-60
第四章土工膜抗渗性研究  60-86
  4.1 土工膜制造工艺  60-62
  4.2 土工膜渗透性测试方法  62-80
    4.2.1 ASTM 测试方法  62-73
    4.2.2 CEN 土工膜抗渗性测试方法  73-75
    4.2.3 国标GB/T 19979 抗渗性测试  75-78
    4.2.4 土工合成材料测试规程（SL/T235-1999）土工膜抗渗性测试方法  78-80
  4.3 土工膜渗透联合测试  80-81
  4.4 指标评价及试验分析  81-84
    4.4.1 土工膜抗渗性能指标评价  81-82
    4.4.2 土工膜耐静水压和透气性试验  82-84
  4.5 结论及建议  84-86
第五章结论与展望  86-88
  5.1 结论  86
  5.2 展望  86-88
参考文献  88-92
发表论文和科研情况说明  92-93
致谢  93

土工合成材料渗透性能评价指标及测试方法研究

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