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复合土工膜心墙和斜墙土坝技术研究 l994年获辽宁省水利厅科技进步一等奖
l994年获辽宁省科技进步一等奖 1997年获国家科技进步三等奖
我国目前已修建各种类型的水库8.6万余座,其中90%以上为土石坝,在这些土石坝工程中,防渗材料绝大多数是采用当地材料-粘土土料,少数工程也采用砼、沥青砼等,采用这些材料修筑土坝防渗体不仅费工、费时,而且造价较高。为了适应水利事业的发展,须寻求新型的防渗材料和新的结构形式。经过历时三年的试验研究,最后认为采用防渗新材料复合土工膜"一布二膜"型做土坝防渗体,在技术。上是可行的,经济上也是合理的。
其工作原理为:将复合土工膜代替粘土心墙或斜墙,设置在坝体中央(心墙)或上游面(斜墙)坝体内,使坝体结构发生变化,原来相对紧密结合在一起的土体,由一道柔软和平整的复合土工膜所隔开,当坝体承受工作水头时,复合土工膜起阻止
渗透水的作用,而将水压力几乎全部传给支撑它的那部分坝体,坝体受水压力作用后发生变形,复合土工膜也随之发生位移,从而保证了土坝的正常工作。 研究试验工作包括对复合土工膜力学性能及粘接工艺试验研究;防渗结构设计及施工研究;复合土工膜防渗心墙和斜墙土坝的有限元分析计算等。并对五座试验土坝运行情况及经济效益分析进行述评。研究和实践表明,在修建土坝工程中采用这项新技术可以降低工程造价,缩短工期,容易保证工程质量。还可以不占用耕地取土,避免对耕地的破坏。在施工过程中,施工简便、劳动强度低,同时,可以减
少气候因素影响,冬季能在一定负气温下施工,雨季施工干扰也较少。本研究成果建议采用的复合土工膜("一布二膜"型)具有防渗性能好、强度高、单价较低等特点,可以在中小型水库土石坝工程中推广和应用,这在国内、外尚属首次,也是一个新发展。
研究课题的关键技术及创造点: 1.设计中对复合土工膜心墙或斜墙土坝采用有限元法,得出了土工膜在坝体内应力分布规律及受拉区位置和范围,并提出相应预防措施。采用从薄膜理论推导出的土工膜厚度计算公式,使成果更符合实情,以上解决了设计理论上的难题,达到国际先进水平。
2.根据极限平衡法直接利用有限元计算成果,采用计算机进行坝坡稳定分析,使成果更加精确可靠。 3.解决了复合土工膜与坝体周边连接及与溢洪道、输水洞连接设计和施工工艺,特别是与软基连接问题。
4.研制并应用了效果很好的新型复合土工膜粘接剂LB-II胶。 5.通过对五座试验土坝工程施工实践,总结出一套实用的施工技术。 6.在复合土工膜作土坝工程水平铺盖设计中,坝上游两岸采用异型复合土工膜防渗结构型式,并研制成功复合土工膜铺盖减压阀。 |