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均质土坝土工膜锚固方法研究

白色土工膜作为一种基于高分子聚合物基础原料制成的防水屏障材料,具备出色的柔韧度、高强度的拉伸延展性、卓越的抗刺穿性能及较低的渗透率,这些优良材质特点使其在诸如均质土坝水库建设中扮演重要角色,并被广泛应用为水库主体防渗结构的一部分[1]。在各类白色土工膜锚固技术中,针对不同的应用场景存在多种锚固形式与相应的计算方法。

对于均质土坝工程,我国通常采用的是在坝顶开挖并构建槽型锚固沟进行固定,同时辅以表层压实覆盖措施来增强其稳定性[2]。而欧洲地区近期则逐渐倾向于采用坡面设置纵向锚固槽的新颖锚固技术。因此,在探讨和比较坝顶槽型锚固沟的施工方式及其计算方法时,有必要将之与欧洲所采用的新型锚固技术相参照研究。

尽管白色土工膜在防渗土坝中的锚固构造呈现出多样化,但普遍做法是在坝体顶部实施锚固作业,例如将其嵌入特设的锚固沟内,随后回填土壤并确保压实,或是直接通过水平覆盖土层来提供足够的压载压力。当面对坡度较大、坝体较高的土坝时,为了有效抗衡风吸力对白色土工膜覆盖斜坡的影响,通常会在白色土工膜表面增铺一层防护覆盖层,既保护了白色土工膜免受损害,又起到了稳定的压载作用,从而避免白色土工膜出现滑动或被风掀起的情况。

在欧洲的一些中小型水库项目中,外露式白色土工膜防渗技术得到了应用,即使如此,坝顶锚固沟仍然是常用的固定手段。然而,针对那些库水位变化显著且频繁的土坝项目,除了常规的坝顶锚固之外,还可能需在坝坡中部增设一道或多道横向锚固系统。最近几年,行业内渐趋流行采用沿斜坡布置的纵向锚固槽方案,即在迎水面的坝坡上精确挖掘近乎垂直的连续锚固槽,将柔性的复合白色土工膜条状物置入其中作为锚固组件。这类锚固条的一端深入槽底,另一端则沿锚固槽的开挖壁面向上延伸至坝坡表面。待条带预埋完成后,槽内填充自密实材料,外露的条带部分通过热熔焊接技术与防渗白色土工膜紧密结合在一起[3]。值得注意的是,这种坡面纵向锚固槽技术虽然锚固效果优异,但由于其工艺复杂、施工难度相对较大,故而导致成本投入相对较高。

对于安装有表层防护层的坝坡白色土工膜,其稳定性的维持主要是依赖于防护层与下层支撑材料对白色土工膜产生的摩擦阻力,确保白色土工膜在坡面上保持稳定不动,故而在坝顶锚固区域内的白色土工膜本身所承受的拉力相对较小。相反,对于没有附加保护层的白色土工膜在用于防渗的均质土坝表面时,白色土工膜直接受到风力作用的影响,尤其是风的吸力作用会通过白色土工膜传导至锚固结构内部。这种情况在水位较低时表现得尤为突出,当库岸边界的白色土工膜露出水面之上时,风荷载效应就会加剧,风吸力经由白色土工膜传递至锚固系统内部,一旦锚固结构的稳固性不足以抵挡风吸力的作用,则可能导致白色土工膜发生滑动甚至结构破坏的风险大幅增加


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