[发明专利]横向约束条件下弹塑性损伤土工膜耐静水压力的确定方法

说明书

本发明涉及一种在横向约束条件下弹塑性损伤土工膜耐静水压力的确定方法，属于水利工程领域，其IPC分类号为E02B 1/00。本发明提出了横向约束条件下弹塑性损伤土工膜耐静水压力与长度方向伸长率和土工膜厚度的关系公式，并通过试验和多个公式确定该关系公式的系数，从而建立了横向约束条件下弹塑性损伤土工膜耐静水压力的数学模型，利用该数学模型，可以根据简单的试验数据直接计算任意横向约束条件下发生弹塑性损伤的土工膜的耐静水压力。本发明的方法与实际工况更接近，可广泛应用于工程设计中，并大大节约设计时间，保证工程安全。

技术领域

本发明涉及一种在横向约束条件下弹塑性损伤土工膜耐静水压力的确定方法。属于水利工程领域，其IPC分类号为E02B 1/00。

背景技术

耐静水压力指标是防水透湿织物的重要抗渗指标之一。静水压力指水通过织物时所遇到的阻力，在标准大气压条件下，织物承受持续上升的水压，直到织物背面渗出水珠为止，此时，测得的水的压力即为静水压力。织物承受的静水压力越大，抗渗性能越好。

工程应用时土工膜多埋设于土体或结构物中，其变形多受横向约束的影响。土工膜在弹塑性损伤时的物理状态和受力情况发生较大变化，已有研究成果多数不考虑土工膜不受横向约束的影响，与实际工况不符；研究土工膜抗渗性能多只考虑土工膜未拉伸时的抗渗性能，较少开展弹塑性损伤土工膜抗渗性能研究，没有考虑长度方向伸长率、试样计量厚度及其相互作用对土工膜抗渗性能的影响，没有提出横向约束条件下弹塑性损伤土工膜抗渗性能的解析解或者理论计算公式，目前缺乏一种根据试验实测数据直接得出横向约束条件下弹塑性损伤土工膜抗渗性能的测算方法。

目前多数研究主要采用未拉伸土工膜的抗渗性能进行土工膜效果分析，如：姜海波采用未拉伸复合土工膜的渗透系数分析高土石坝粘土心墙和复合土工膜防渗性能，此种分析方法在工程分析中应用较多，但与土工膜的应用实际受力情况不符。为此，部分学者采用现场观测的方法估算土工膜实际渗透系数，如：刘方亮提出了根据某水利工程总干渠实际渗漏观测结果估算土工膜实际渗透系数，此法与实际情况较为接近，但需要进行现场观测，工作量大，应用受限。

工程中的土工膜变形多受横向约束的影响，且由于荷载的作用，土工膜多处于拉伸状态，即工程中的土工膜多处于横向约束条件下弹塑性损伤状态。为反映工程中的土工膜损伤状态，部分学者提出采用渗透系数折减法分析受损土工膜的防渗特性，如：姜海波提出了大面积土工膜防渗体渗漏量和渗透系数的计算方法，结合工程实例，由于破损孔洞的影响，土工膜的渗透系数从最初的10^-12cm/s～10^-13cm/s降低至10^-7cm/s～10^-8cm/s，计算了土工膜破损孔洞影响下土工膜防渗体的渗漏量和渗透系数。李传奇以山东省清源湖水库为例，假定接触不良条件下土工膜的渗透系数比接触良好条件下扩大1000倍，采用有限元分析与现场实测相结合，对土工膜的防渗效果进行了分析与验证。上述渗透系数折减法的折减系数多凭经验取值，难以反映土工膜的实际受力状态，并没有提出工程实际受力状态下，即横向约束条件下弹塑性损伤土工膜抗渗性能的理论计算公式，因此，需要针对工程中土工膜的实际受力状况，提出横向约束条件下弹塑性损伤土工膜抗渗性能的计算公式及相应的测试方法。

发明内容

土工膜的抗渗性能常用耐静水压力指标来反映，本发明为了解决现有技术中的不足，提供一种采用试验方法，通过获取计量长度土工膜试样及横向约束条件下弹塑性损伤时土工膜相关物理及水力学特性数据，用于在横向约束条件下确定弹塑性损伤土工膜耐静水压力的方法。本发明的技术方案是：

一种横向约束条件下弹塑性损伤土工膜耐静水压力的确定方法，包括以下步骤：

(一)建立横向约束条件下弹塑性损伤土工膜耐静水压力的数学模型,包括：

(1)、建立土工膜长度方向伸长率公式：