结果显示HDPE土工膜存在一个临界水压力,在小于该压力时,渗透系数随压力增大而增大;当大于该压力时,渗透系数随压力增大而减小。并且得出不同的膜厚对应不同的临界水压力,厚度越大,临界水压力越高。如果排除刺破、水压力胀破等原因,HDPE土工膜存在一些微细的渗水通道导致其在水压力作用下产生渗流,微细的渗水通道有些可能是制造的不均匀性和缺陷等因素所造成,有些则可能是在一定水压力作用下被水流“冲破”而形成。
因此对于同一种材料,由于成分不同,渗透性也相差很大泪。HDPE土工膜不存在缺陷和压力不太大的情况下,渗透系数很小,一般在10-⒑“-10-⒔”Cm/s之间。所以压力水头增大到临界值时,HDPE土工膜的徽细渗流通道可能被逐渐扩大。但对于整片HDPE土工膜来说。随着渗透压力的增大,HDPE土工膜厚度逐渐变薄,内部结构调整,微细渗流通遭又有可能缩小甚至封闭。在上述两者的共同作用下,HDPE土工膜的渗透性将随压力的变化而变化。无微细孔洞的HDPE土工膜是不透水的。水只能以扩散的方式透过HDPE土工膜。
HDPE土工膜铺设施工气候要求:气温5—40℃为宜,考虑到土工膜的热胀冷缩性,根据经验,天冷时,土工膜的铺设应紧一些;天热时应松弛;但要注意,在夏天应避免中午时的高温。风力及雨天:风力超过4或雨天应停止施工;风小时,宜用砂袋压住土工膜,以利施工。
复合土工膜以塑料薄膜作为防渗基材,与无纺布复合而成的土工防渗材料,它的防渗性能主要取决于塑料薄膜的防渗性能。目前,国内外防渗应用的塑料薄膜,主要有聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、乙烯/醋酸乙烯共聚物(EVA),它们是一种高分子化学柔性材料,比重较小,延伸性较强,适应变形能力高,耐腐蚀,耐低温,抗冻性能好。其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道,以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形;而无纺布亦是一种高分子短纤维化学材料,通过针刺或热粘成形,具有较高的抗拉强度和延伸性,它与塑料薄膜结合后,不仅增大了塑料薄膜的抗拉强度和抗穿刺能力,而且由于无纺布表面粗糙,增大了接触面的摩擦系数。
现在又有种新型的复合土工膜--经编复合土工膜。经编复合土工膜以合成纤维(或玻璃纤维)为增强材料,通过与复合土工膜复合而成的新型土工材料。经编复合土工膜不同于一般复合土工膜。其较大特点是经线与纬线的交叉点不弯曲,各自处于平直状态。用捆绑线将两者捆扎牢固,可较均匀同步,承受外力,分布应力,且当施加的外力撕裂材料的瞬时,纱线会沿初裂口拥集,增加抗撕裂强度。经编复合时,即利用经编捆绑线在经,纬纱与短纤针刺非织防水土工布的纤维层间反复穿行,使三者编结为一体。因而经编复合土工膜既具有高抗拉强度,低延伸率的特点,又兼有复合土工膜的防水性能。因此经编复合土工膜是一种具在加筋增强、隔离、防护作用的防渗材料。
垃圾坝的HDPE土工膜边坡稳定分析与一般水利工程的挡水土石坝相同。因HDPE土工膜斜墙靠近上游坝坡,HDPE土工膜与坝体之间的摩擦系数一般小于坝体的内摩擦系数,因此,需要计算校核HDPE土工膜与保护层或坝体之间的抗滑稳定性。HDPE土工膜边坡稳定分析采用我国土工合成材料应用技术规范所的限平衡法。填埋区侧壁边坡稳定计算可参照垃圾坝的HDPE土工膜边坡稳定分析方法进行。边坡上的HDPE土工膜破坏模式为a.从锚固沟中脱出向下滑动。这种破坏常发生在HDPE土工膜铺设时,但通过HDPE土工膜与坡面之间摩擦能阻止HDPE土工膜在坡面上的滑移,同时HDPE土工膜与锚固沟沟壁的摩擦及锚固沟的锚固作用也可阻止HDPE土工膜的滑动。b.沉降过大。垃圾堆体的沉降过大(10%~20%),是由于垃圾填埋过程中的压实密度较小(一般只有800~1000kg/m3)、孔隙率较大、垃圾生化反应分解所致。填埋场的沉降(垃圾堆体的沉降及地基自身的沉降)过大,会使斜坡上的HDPE土工膜产生较大的张力,可能导致HDPE土工膜破坏。
高密度防渗土工膜在卫生填埋铺设的处理方法。卫生填埋铺设防渗土工膜作为目前较常见的垃圾处理方法,具有投资少、处理费用低、处理大、操作简便等特点,在许多理都以得到广泛应用。防渗土工膜按目前普遍采用的材料可分为聚乙烯类、聚氯乙烯类、氯化聚乙烯类等,其中聚乙烯类为主流产品,市场占有份额在以上,而其中HDPE(高密度聚乙烯)以其更加优越的高强度、稳定的化学性能、优异的耐长期老化性及良好的生产加工性能,在聚乙烯防渗土工膜系列产品中尤为突出,是目前该行业中较受设计单位和施工单位欢迎的材料。
铺设的HDPE土工膜折皱较少,低透水性土层密实度较大,其上表面光滑:b.铺设的HDPE土工膜有一定的折皱,低透水性土层密实度较小,其上表面不光滑:式中:Q为复合衬垫中HDPE土工膜上一个圆孔的渗漏率,m3/s;a为土工膜上小圆孔的面积,m2;h为土工膜上水头,m;Ks为复合衬垫中持力土层的渗透系。渗漏量与HDPE土工膜下持力土层的渗透性、密实度、接触表面相关。Giroud和Bonaparte通过分析研究和模型测试,提出了下面两个经验公式来计算穿过复合衬垫中HDPE土工膜上一个圆孔的渗漏量。
光面HDPE土工膜与其它材料之间的摩擦角较土的摩擦角小,很容易沿界面产生滑动。光面HDPE土工膜与其它材料之间的摩擦角见表1.表1光面HDPE土工膜与其它材料之间的摩擦角从表1可知,光面HDPE土工膜与土工织物间的摩擦角较小(小于11°)。垃圾卫生填埋场设计中,斜坡上的HDPE土工膜一般选用加糙的HDPE土工膜,以增加其抗滑能力。
HDPE土工膜防渗系统结构层水利工程上一般在土工膜下支持层采用强透水性的材料,但作为环保项目的垃圾填埋场工程,若支持层仍采用强透水性的材料,一旦发生非人为的膜破损,渗滤液将通过膜下强透水性材料迅速向周边扩散,对环境造成污染。为减少对周围环境的影响,提高防渗层的度,建议在HDPE土工膜下支持层采用弱透水性材料,如粘土(渗透系数小于10-7cm/s)。土工膜上的保护层采用土工布和粘土层(厚50cm)。HDPE土工膜防渗结构边坡稳定分析垃圾卫生填埋场的垃圾坝、填埋区侧壁边坡皆采用HDPE土工膜防渗。