复合土工膜内摩擦角试验分析研究

摘 要：复合土工膜防渗性能好、施工速度快，经济性明显，在水利工程建设中己越来越多地被采用。但复合土工膜铺放时容易滑动而造成边坡不稳。目前，复合土工膜内摩擦角大多用经验估算。论文以试验为基础，研究复合土工膜在不同垫层（粗、中、细砂）下内摩擦角的大小，并得出对相关工程具有指导性的结论。

关键词：复合土工膜；内摩擦角；试验

1 引言

复合土工膜是用聚乙烯或聚氯乙烯为基础，压延成膜与涤纶针刺土工布热合而成，具有抗拉、抗顶破、抗撕强度高，延伸性能好，变形模量大，耐老化，防渗性能好，使用期长等特点，具有较好的防渗效果，经济性明显，在水利工程建设中己越来越多地被采用。但复合土工膜铺放时容易滑动而造成边坡不稳。目前，复合土工膜内摩擦角大多用经验估算。本实验目的为了研究复合土工膜在不同垫层（粗、中、细砂）下內摩擦角的大小。

2 试验模型设计及试验装置

1.试验模型设计

由于粘土一般作为防水材料，砾石棱角会使复合土工膜遭受破坏，在工程中一般选择砂土为垫层，本次试验所选的复合土工膜的垫层为配制不同比列粗、中、细砂，其比列如表1-1

2.模型试验装置

采用普通的直剪仪，下面放置砂土，上面放置土工膜。

3 试验

1.试验方法

在每组不同配合比的砂土上，分别加上三组不同的压力，分别为0KN，100KN，200KN，测出其临界摩擦力T。选用干砂土，因为砂土含水时与土工膜有了较大的粘聚力，偏安全。所选复合土工膜单位面积质量为1018g/m2。

2.试验结果

按照以上步骤，试验结果如表1-2

其压力与T的关系曲线如图1.1

4 试验数据的后处理

1.确定压力与T的直线关系

在图1.1中，分别在每组砂土中，连接压力0KN与200KN两点，作为压力与T关系的直线

2.确定回归直线的相关系数

相关系数用r表示，其用公式表示如式（1-1）

式（1-1）

5 结论

1.从表1-5可知，复合土工膜的内摩擦角在28.33°～34.24°之间，参照《土工合成材料工程应用手册》给出的复合土工膜摩擦试验的内摩擦角为31°或32°可知，试验结果是正确的。

2.复合土工膜与垫层之间的摩擦角与垫层的级配没有明显关系：三组级配的砂土1、7、9组为最不良的级配，其内摩擦角分别为34.24°、29.83°、32.64°；第5组砂土（即级配最优时），其内摩擦角为31.64°。

3.从实验结果可见，内摩擦角最大值出现在级配最不良时，但级配最不良时也可能出现较小的摩擦角，在工程中不要一味寻求垫层级配不良；而所有的内摩擦角平均值为31.62°，与级配最优时接近。

4.分别以细、中、粗砂的变化为主，内摩擦角取平均值，中、粗砂变化时所对应的内摩擦角变化没有明显规律；而在细砂变化时所对应的内摩擦角变化有明显的规律，随着细砂比列下降，内摩擦角也下降。所以应该在设置垫层时多加入细砂。

参考文献

[1]陈俊，冯俐.防渗复合土工膜的连接施工[J].建筑技术开发.2002（10）

[2]马杰，赵正玲，姚中英.复合土工膜特点及应用[J].塔里木大学学报.2005（01）

作者简介

曹鑫（1984-），汉族，男，江苏人，硕士，主要从事水工结构工程研究。