GCL(防水墊)抗沖刷試驗成果分析

周 杰, 馮建國

(河北省水利水電勘測設計研究院,天津 300250)

GCL(防水墊)抗沖刷試驗成果分析

周 杰, 馮建國

(河北省水利水電勘測設計研究院,天津 300250)

GCL又稱膨潤土防水墊,目前在國內廣泛應用于垃圾填埋場、人工湖防滲等方面,并取得了良好效果,但在河道防滲方面還缺少實際應用的效果資料。結合山西汾河太原市河段的治理,對采用GCL后,在河道水流的沖擊下GCL的抗沖刷能力和耐久性做了室內試驗,總結分析在一定時間內和較高水流速度的沖刷下,GCL的表面破損情況和膨潤土的損失量。

GCL;抗沖刷;膨潤土;損失量

GCL又稱膨潤土防水墊[1],目前在國內廣泛應用于垃圾填埋場、人工湖防滲等方面,并取得了良好效果。山西汾河太原市河段在治理方面擬采用GCL,其設計方案:底部為GCL防水層,上部為30 cm塊石防護層。在運行期,河道中有些段落水流湍急,沖刷力較強,為了保證GCL能夠長期有效,設計單位和GCL生產廠家委托本單位檢測GCL的抗沖刷性能,主要檢測GCL在長時間水流沖刷之下,其內部膨潤土的流失情況。

1 GCL基本資料

GCL由擬供廠家提供,其規格:GCL的外層分別為針刺土工織物和編織物,兩者之間夾厚薄均勻的膨潤土。GCL整體單位重量為5 000 g/m2,其各種材料的詳細情況見表1-表2。

表1 GCL中編織物、針刺土工織物的基本數據

表2 GCL中膨潤土的基本數據

2 試驗設備及供水流程

由于在試驗過程中需要保證大水量的供給,水頭需保持相對穩定且波動較小,因此,本試驗中采用了水工模型試驗的供水設備和測量儀器。供水設備、設施為:供水設備——水泵;水量計量設備——電磁流量計;穩定水頭的設施——平水塔;測量水深的設備——水位測針。

為了滿足設計方面對水流速度的要求,沖刷試驗設施建成坡度為1∶1.5的斜坡式,槽深40 cm,槽寬30 cm,槽長300 cm;槽底、槽壁用砂漿抹平,沖刷槽上部連接供水設施,下部連接回水井(圖1)。

圖1 供水系統流程示意圖Fig.1 Schematic diagram of water supply system flow

3 試樣制備

首先在GCL上沿裁剪線用水浸濕,然后裁剪為長76.5 cm,寬30.5 cm的長方形試樣。試樣的四周用紗布包裹縫制,縫合寬度為10 mm。裁剪好的試樣放入烘箱內,在105～110℃下烘至恒重[2]。

4 試驗過程

把試樣平順放入槽內,一塊以針刺織物面鄰水,一塊以編織物面鄰水。兩塊試樣緊密相連,不留縫隙。在上部試塊與供水設施之間也放一塊GCL,使二者之間也緊密相連,以防試驗過程中出現挑流等異常現象。試樣兩側采用高45 cm、長300 cm、厚1 cm的硬塑板固定(貼水槽兩壁安放)。硬塑板之間以木條支撐,木條位置要在估算水面以上。硬塑板頂部用鉛絲攔壓,施加垂直向下的力,壓緊試樣的兩側。

試驗前先放小水量,以水面剛好漫過試樣為宜,連續放水6 h以上,使得GCL充分飽和,同時要檢查試樣的自身破損和固定情況,發現問題及時停水解決,然后逐漸加大水量,當供水量穩定后測量試塊不同位置的過水深度,計算平均水流速度。在最大供水量的情況下,連續沖刷試驗6 h(圖2)。

圖2 沖刷試驗實況圖Fig.2 Real-time image of scouring experiment

試驗結束后,小心拆下試樣,瀝凈表面水分,用瓷盤放入烘箱,在105～110℃下烘至恒重。

5 檢測結果

(1) 沖刷試驗結束后,經觀察樣品表面無明顯變化。

(2) GCL中膨潤土的損失量見表3。

表3 檢測數據

注:1#樣品試驗時編織物一面鄰水;2#樣品試驗時針刺織物一面鄰水。

6 結論

GCL在無破損、邊緣防護較好、位置固定的情況下,經過6 h較高水流的單面沖刷,其內部膨潤土損失量較小(不排除其中一部分是樣品在干燥狀態下鋪放時漏失的),說明GCL具有較強的抗沖刷能力。同時,試驗結果也表明,編織物一面鄰水時膨潤土的損失量大于針刺織物一面鄰水時的損失量,分析其原因是編制物的等效孔徑大于針刺織物的等效孔徑。

本次試驗由于受場地和模擬條件的限制,試驗數據具有一定的局限性,希望在今后的工作中能與大家共同完善GCL抗沖刷性能的模擬試驗,欠缺之處望多加指正。

[2] 南京水利科學研究院.土工試驗規程:SL237—1999[S].北京:中國水利水電出版社,1999.

(責任編輯：于繼紅)

Analysis on the Results of GCL (Waterproof Liner) Anti-erosion Test

ZHOU Jie, FENG Jianguo

(HebeiResearchInstituteofInvestigationandDesignofWaterConservancyandHydropower,Tianjin300250)

GCL,known as bentonite waterproof liner,is widely used in the domestic landfill,artificial lake seepage and other aspects. And it has achieved good results. However,there is still a lack of practical application of the results in the field of river seepage control. In this paper,combined with the governance of Fenhe river in Taiyuan City,after the use of GCL,under the impact of the current,the anti-erosion ability and durability of GCL are tested in the laboratory. The surface damage of GCL and the loss amount of bentonite in a certain period of time and under the high velocity of flow are analyzed.

GCL; erosion ; bentonite; loss

2016-04-22;改回日期:2016-05-11

周杰(1984-),男,助理工程師,土木工程專業,從事巖土工程相關工作。E-mail:421553660@qq.com

TV41; TV443+.3

A

1671-1211(2016)03-0290-02

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.03.009

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160505.1602.042.html 數字出版日期:2016-05-05 16:02