土工排水板濾膜性能的研究及應(yīng)用.pdf

1、近些年來(lái)，土工排水板由于其加固軟土地基的顯著成效，正日益受到人們的關(guān)注。它是由有縱向排水通道的塑料板芯和外覆透水濾布兩部分組成，每個(gè)部分對(duì)其性能都有很重要的影響。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)土工排水板的研究集中于工程應(yīng)用效果和板芯對(duì)其性能的影響，本課題主要是對(duì)濾膜的性能進(jìn)行研究。
　　 本課題選取具有良好力學(xué)性能和老化性能的聚酯纖維作為原料，綜合考慮濾膜力學(xué)性能和水力學(xué)性能的要求，選用紡粘熱軋工藝來(lái)制備濾膜。文中首先對(duì)所采用的原料聚酯纖維進(jìn)行闡

2、述，再對(duì)濾膜的制備工序和所用的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行了介紹分析。
　　 接著本文分析了土工排水板濾膜的過(guò)濾和滲透機(jī)理。過(guò)濾機(jī)理包括兩方面，一方面是利用具有足夠小的孔徑來(lái)阻擋被保護(hù)土中骨架土料的通過(guò)，另一方面是濾膜本身并不起過(guò)濾中的擋土作用，而是在靠近土工織物處，誘發(fā)被保護(hù)土層形成一層天然濾層，該天然濾層起到過(guò)濾的作用。非織造布等高孔隙率纖維介質(zhì)的滲透機(jī)理中，纖維可被視為分散于流體中的獨(dú)立單元，利用Navier-Stokes方程得到流體對(duì)單

3、位長(zhǎng)度纖維的作用力，力的總和即等于該多孔介質(zhì)對(duì)流體的總阻力，而總阻力是兩個(gè)力的合力：一是邊界面上的粘度和速度梯度，產(chǎn)生與邊界面相切的切應(yīng)力；二是沿邊界表面壓力的變化，產(chǎn)生與邊界面相垂直的力。
　　 然后本文建立了濾膜透水率的數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)對(duì)模型的分析得出：透水率與纖維密度、纖維直徑的平方成正比，與濾膜的面密度成反比，再運(yùn)用達(dá)西定律來(lái)解釋滲透性能的測(cè)試原理。為了使測(cè)試精準(zhǔn)，必須保持水流狀態(tài)為層流，因此采用雷諾實(shí)驗(yàn)來(lái)區(qū)分層流與紊流

4、狀態(tài)。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明水頭差采用5cm時(shí)，水流狀態(tài)保持為層流，并且所得的水流速度標(biāo)準(zhǔn)偏差最小。另外實(shí)驗(yàn)證明，采用透水率這個(gè)指標(biāo)可以避免濾膜厚度對(duì)滲透性能結(jié)果的影響，得到工程所需指標(biāo)。
　　 在濾膜的生產(chǎn)過(guò)程中，決定產(chǎn)品性能的工藝參數(shù)很多，本文選取紡絲速度、面密度、軋點(diǎn)面積和軋輥壓力四個(gè)工藝參數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了這些工藝參數(shù)與產(chǎn)品力學(xué)性能和水力學(xué)性能之間的關(guān)系，并探討形成這些關(guān)系的根本原因，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)將會(huì)有直接的指導(dǎo)意義。本文還對(duì)聚

5、酯濾膜的熱老化性能進(jìn)行了研究，以不同溫度、不同老化時(shí)間下濾膜的抗拉性能作為衡量。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，建立了老化方程1nt=-17.7675+(?)。其老化機(jī)理包括熱降解和熱氧化降解兩個(gè)方面，每個(gè)降解都有鏈端和鏈間反應(yīng)，并分析出各個(gè)反應(yīng)過(guò)程和產(chǎn)物。
　　 最后本文例舉了排水板在上海青草沙水庫(kù)工程中的應(yīng)用。通過(guò)計(jì)算和分析確定了該工程應(yīng)該使用長(zhǎng)度約為21-25m的C型排水板，間距1.4m，呈正三角形布置。經(jīng)過(guò)對(duì)工程后續(xù)沉降數(shù)據(jù)的處理