浅谈土工合成材料在水利工程建设中的防渗应用(2)

土工合成材料膨润土垫(GCL )用于渠道防渗效率高、成本低、抗冻性好，在欧美等国已有较为成熟的应用。

3　土工合成材料在渠道防渗工程运用中存在的主要问题

土工合成材料是以技术创新为特征，具有高技术含量和高性能的产品。生产设备、技术上的差异造成我国的土工合成材料在产品的数量、品种、质量等方面都与世界土工合成材料业存在着较大的差距。近年来，国外除在工程的加筋、价格、方式、反滤、排水广泛应用土工合成材料外，同时在环保方面的应用发展很快，而国内尚刚刚起步。

关于土工合成材料性能研究，目前国外更注重土工合成材料的耐久性能如抗紫外线辐射、温度变化的耐气候性、化学与生物侵蚀、蠕变性能等，国内在这些方面的研究较少，或刚刚起步。土工合成材料在渠道防渗工程的发展运用中还存在一些问题需待进一步研究和分析。

3.1 土工膜渗透系数的测定

土工膜一般由聚乙烯( PE)或聚氯乙烯( PVC)制成，膜的渗透系数一般在1 ×10 - 11 ～1 ×10 - 15 cm / s，例如《聚乙烯( PE) 土工膜防渗工程技术规范》SL /T231—98中要求膜的渗透系数应小于10­­- 11 cm / s，土工膜的渗透系数很小，不易测准。膜的不透水性除用渗透系数表达外，还取决于膜的厚度、施工和运行的保护措施等。据美国土木工程学会论文报道，曾对总面积20万m2 的28处衬砌用土工膜进行检查，发现平均每1万m2 中有26个漏洞，其中15%是自身的孔眼，69%出现在焊缝处。用圆孔型漏洞损失估算渗透量精度较低。另一种方法是从实测渗漏损失推求土工膜防渗层的渗透系数，前苏联的一些科研机构曾推求全国3条大型渠道的渗透系数在( 2.3～6.1) ×10- 6 cm / s范围，远大于膜材的渗透系数。

由此看来检测土工膜防渗层的渗透系数是至关重要的，特别是垂直铺膜结构。

3.2　土工膜的等效厚度

土工膜的厚度一般在0.2～0.3 mm，在计算膜引起的水头降低时，常采用等效厚度法，等效厚度等于膜的厚度乘以土的渗透系数，再除以膜的渗透系数。其物理意义是膜的防渗效果与等效厚度的土层相同，这在计算膜下水头，绘制膜后的浸润线时是可行的，但应注意到: 因膜具有自身和焊缝引起的缺陷，如前所述，实际渗透系数远大于试验测得值;等效厚度土层的防渗可靠性比薄膜大得多;扬压力对膜的危害比等效厚度粘土要严重。

3.3 土工膜防渗漏试验

对于土工膜防渗特性的另一个重要特性是其用作防渗结构时，在与界面土体(或混凝土等其他材料)共同工作时，由于接触面的不平整、土体颗粒粗糙，以及土体局部变形较大等方面的原因，在高水头作用下土工膜有可能被刺破、撕裂，从而失去或减弱其防渗性能，因而有必要进行相应的防渗漏试验。

3.4 土工膜后(即膜的背水面)的排水问题

土工膜防渗性能优良，但经某些损伤处渗漏到膜后的水若不易排出，便会集聚形成反向渗透力，在防渗水位骤降时可能使土工膜滑动失稳。尤其土工膜作为防渗加固铺设在出现裂纹的粘性土均质堤坝或粘性土斜墙堤坝以及铺设在节水型的粘性土渠道迎水面上，膜后设置排水不容忽视，所以，铺设土工膜目前应该在堤坡面设置排水系统。新建工程用设置排水带，将坝面积水排至背水侧。加固工程应因地制宜设置排水。采用具有300 g /m2 以上针刺织物的复合土工膜可发挥坝面排水作用。

3.5　对土工膜垫层及保护层的认识问题

应避免采用粘性土垫层。有些工程界同行觉得采用粘性土垫层，一方面对土工膜起保护作用，另一方面，对防渗起着双重保险作用。其实，防渗与垫层的功能应严格区分开来，防渗应由土工膜承担，而垫层主要起维持土工膜稳定及保护膜不被顶破的作用。所以垫层料应采用透水的砂砾料，不仅起保护作用，同时具有排水功能，不会因反向渗透压力导致土工膜失稳。在有砂砾透水料的情况下避免选择粘性土作为土工膜的保护层，因为水位骤降在粘性土保护层中形成的反向渗透力需要更缓的保护层坡度才能维持稳定。

3.6　其它方面的问题

土工膜作防渗材料还有其他值得注意的问题，首先是一般的塑料类和沥青混合类的土工膜力学强度不高，易破损，在施工中如果受损或薄膜产品质量不好都会造成渗漏;其次，土工膜防渗结构，可能因薄膜下面的气体或液体压力作用而被浮托起，也可能因为薄膜铺设方式不合理等原因造成滑坡;第三，寒冷地区如使用低温下易脆裂的土工膜将会失去其防渗功能;第四，一般的土工膜抗紫外线能力较差;在运输、储藏、施工和运行中，长期暴露受阳光直射时易发生老化。此外，还易被啮齿动物咬坏及芦苇刺破。正因为上述一些原因，尽管土工膜是一种较理想的防渗材料，但要得预期的效果，关键还在于恰当的选择聚合物品种，合理设计，精心施工。

4.结束语

由于土工合成材料是一门新兴的学科，在渠道防渗工程的运用中还存在一些问题需待进一步研究和分析，但随着我国土工合成防渗材料的应用日益广泛，土工合成材料的研究也日益深入，土工合成防渗材料将会在更多的工程领域内，更大规模地予以使用，它的运用前景是广阔的。

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