[发明专利]一种膜下盲沟结构的宽度设计方法

说明书

本发明公开了一种膜下盲沟结构的宽度设计方法，结构包括：排气主管部件、辅助部件和气体收集部件。本发明将引发膜下气胀的机理、影响因素定量化，构建膜下的排气量、排气能力的逻辑机制，进而合理地确定了盲沟最小宽度；通过将水库防渗方案措施和膜下排气的逻辑机制定量化，为防止出现膜下气胀、撕裂现象，提升水库的安全性，降低渗漏、浸没事故发生的概率提供了理论基础和实践方法，具有广泛的适用性和推广价值。

技术领域

本发明涉及膜下盲沟技术领域，尤其是一种膜下盲沟结构的宽度设计方法。

背景技术

当水库库址分布地层主要有厚度大、透水性较强地层，如粉砂，砂性土或砾石土，缺乏有效隔水层时，则选用库盘土工膜防渗方案可很好地解决场地地层的渗漏问题。

目前土工膜防渗方案的水库渗漏机制已经清楚，是由膜下气胀引发；膜下气胀的影响因素主要是围堤填筑施工、库水位下降及地下水位上升等；理论研究表明膜下排气盲沟设置合理是防止膜下气胀的关键。膜下盲沟设计主要有盲沟间距、盲沟横截面积尺寸。然而，工程中应用的盲沟尺寸均为经验性，缺少合理的设计方法。对于巨大面积的平原水库，盲沟除了要具有常规的排气功能，还得克服因长度过大引起气阻对膜下气压的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种膜下盲沟结构的宽度设计方法，能够将水库防渗方案措施和膜下排气的逻辑机制定量化，为防止出现膜下气胀、撕裂现象，提升水库的安全性，降低渗漏、浸没事故发生的概率提供了理论基础和实践方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种膜下盲沟结构，包括：排气主管部件、辅助部件和气体收集部件，排气主管部件位于盲沟中心部分，辅助部件位于排气主管部件的四周，气体收集部件位于排气主管部件与辅助部件、辅助部件与土体之间。排气主管部件圆形截面，直线通道，以最大最有效面积保证气体传输时无障碍；辅助部件起到给排气主管部件的支承、定位功能，同时也有排气功能，但孔隙明显小于排气主管部件，通道弯曲、不规则连通，排气能力明显小于排气主管部件，起到辅助作用；气体收集部件起到不同结构之间的连接作用，同时具有将不同部件的气体收集传输功能；当气体在大体积土体单元中聚集，产生较高气压，通过土体与辅助部件的土工布，传输至辅助部件中排气，再由排气主管部分与辅助部件之间的土工布传输到排气主管中排气。

优选的，排气主管部件为一根外径是100毫米、内径是50毫米的塑料盲管，管壁呈蜂窝煤状，管腔为排气主管部件截面积不小于78cm²。以最大最有效面积保证大、中、小气泡传输无障碍。

优选的，辅助部件为排气主管周边所回填的碎石结构体，碎石的技术指标为单一粒径，直径不小于20mm，渗透系数大，碎石结构体渗透系数不小于0.1m/s。配合排气主管部件的支承、定位、排气功能。

优选的，气体收集部件为外包或内衬的200g/m²长丝土工布成品，当气体在大体积土体单元中聚集，产生较高气压，通过土体与辅助部件的土工布，传输至辅助部件中排气，再由排气主管部分与辅助部件之间的土工布传输到排气主管中排气。起到不同结构之间的连接作用和将不同部件的气体收集传输功能；

相应的，一种膜下盲沟结构的宽度设计方法，包括如下步骤：

(1)预估水库中部膜下土体单元内需要排出盲沟内膜下气体体积量Q_a；

(2)计算膜下盲沟的排气能力Q_ak；

(3)根据水库中部膜下需要排出的盲沟内膜下气体体积量Q_a不大于盲沟排气能力Q_ak确定最小盲沟宽度。

优选的，步骤(1)中，预估水库中部膜下土体单元内需要排出盲沟内膜下气体体积量Q_a具体为：水库中部膜下土体单元，由四条盲沟框格围成，各条盲沟承担1/4，于是盲沟内膜下气体体积量按下式预估：