錢(qián)麗英,李 婷

(1.浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,杭州 310006；2.浙江浙交檢測(cè)有限公司,杭州 310015)

塑料排水板濾膜垂直滲透系數(shù)試驗(yàn)及計(jì)算方法探討

錢(qián)麗英1,李 婷2

(1.浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,杭州 310006；2.浙江浙交檢測(cè)有限公司,杭州 310015)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)行規(guī)范的分析比較，以同一個(gè)樣品的五個(gè)試樣為例，對(duì)塑料排水板濾膜垂直滲透系數(shù)的檢測(cè)和計(jì)算方法進(jìn)行討論和試驗(yàn)研究。滲透試驗(yàn)中濾膜厚度采用2kPa壓力下測(cè)量的厚度，用三種計(jì)算方法計(jì)算滲透系數(shù)結(jié)果表明：所有試樣的滲透系數(shù)平均值小于所有過(guò)原點(diǎn)線性段滲透系數(shù)平均值，也小于所有線性段滲透系數(shù)平均值。從最不利條件考慮，建議選取所有試樣的滲透系數(shù)平均值計(jì)算法較為合理。

塑料排水板;濾膜垂直滲透系數(shù);濾膜厚度;計(jì)算方法

1 綜 述

浙江省軟土地基發(fā)育，塑料排水板在地基處理中應(yīng)用較多。塑料排水板是排水固結(jié)法進(jìn)行地基土處理的良好垂直通道，它改變了土層中自由水的滲出途徑，濾膜滲透系數(shù)直接影響排水速度。濾膜垂直滲透系數(shù)是評(píng)定塑料排水板產(chǎn)品質(zhì)量的主要參數(shù)之一，對(duì)其進(jìn)行正確檢測(cè)和計(jì)算，對(duì)保證合格產(chǎn)品在工程中得到使用以及確保地基處理達(dá)到理想效果具有重要意義。

2 對(duì)現(xiàn)行檢測(cè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的理解

目前，我國(guó)涉及塑料排水板濾膜垂直滲透系數(shù)檢測(cè)方法或評(píng)定的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)如表1所列。

塑料排水板質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)所要求的性能指標(biāo)包括復(fù)合體抗拉強(qiáng)度與延伸率、濾膜抗拉強(qiáng)度與延伸率、濾膜垂直滲透系數(shù)、濾膜等效孔徑、縱向通水量等。水利部頒發(fā)的《土工合成材料測(cè)試規(guī)程》SL/T 235-1999對(duì)塑料排水板濾膜滲透系數(shù)規(guī)定了較為詳細(xì)的試驗(yàn)步驟和計(jì)算方法，但試驗(yàn)方法中沒(méi)有明確樣品厚度的檢測(cè)方法, 即取哪級(jí)壓力下的厚度，計(jì)算方法中規(guī)定取試樣滲透流速和水力梯度關(guān)系曲線線性范圍的平均滲透系數(shù)和全部試樣的平均滲透系數(shù)，對(duì)如何確定曲線的線性范圍沒(méi)有明確的規(guī)定。因此討論研究樣品厚度測(cè)定方法和滲透系數(shù)的計(jì)算方法顯得非常重要。

3 濾膜厚度測(cè)定方法

在上述相關(guān)規(guī)范中，對(duì)濾膜厚度檢測(cè)有明確的方法，《公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程》JTG/T E50-2006中將2.0kPa壓力下的濾膜厚度稱為常規(guī)厚度，計(jì)算滲透系數(shù)時(shí)該采用哪級(jí)壓力下的厚度沒(méi)有規(guī)定。土工布厚度測(cè)量方法明確規(guī)定在加壓條件下進(jìn)行檢測(cè)。但是，在檢測(cè)濾膜滲透系數(shù)時(shí)，滲透水通過(guò)的濾膜是在層流水作用狀態(tài)下。根據(jù)達(dá)西定律，Q=KFh/L，式中Q為單位時(shí)間滲流量，F(xiàn)為過(guò)水?dāng)嗝妫琱為總水頭損失，L為滲流路徑長(zhǎng)度，I=h/L為水力坡度，K為滲流系數(shù)，水在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)濾膜的滲流量與滲流路徑長(zhǎng)度成反比，與過(guò)水?dāng)嗝婷娣e和總水頭損失成正比。因此濾膜厚度即滲流路徑長(zhǎng)度直接影響滲透系數(shù)的大小。通過(guò)近幾年來(lái)對(duì)不同廠家送檢產(chǎn)品的檢測(cè)，按照《土工合成材料測(cè)試規(guī)程》SL/T 235-1999和土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程JTG/T E50-2006，建議滲透試驗(yàn)濾膜厚度采用2kPa壓力下的厚度，這樣使濾膜滲透試驗(yàn)和上述規(guī)程中有關(guān)厚度試驗(yàn)常規(guī)厚度相一致。

4 計(jì)算方法的討論

在上述相關(guān)規(guī)范中，《土工合成材料測(cè)試規(guī)程》SL/T 235-1999對(duì)塑料排水板濾膜滲透系數(shù)規(guī)定了較為詳細(xì)的計(jì)算方法，規(guī)定通過(guò)繪制滲透流速和水力梯度的關(guān)系曲線，取其線性范圍內(nèi)的試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算不同水頭平均滲透系數(shù)及全部試樣的平均滲透系數(shù)。通過(guò)對(duì)近5年來(lái)所檢測(cè)塑料排水板濾膜滲透系數(shù)檢測(cè)原始數(shù)據(jù)的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，試驗(yàn)所得滲透流速和水力梯度關(guān)系曲線在層流狀態(tài)是過(guò)原點(diǎn)的曲線。本文以同一個(gè)樣品的五個(gè)試樣為例，采用《土工合成材料測(cè)試規(guī)程》SL/T 235-1999規(guī)定的方法計(jì)算了不同水頭下的線性段平均滲透系數(shù)和全部試樣的平均滲透系數(shù)，也計(jì)算了不同水頭下過(guò)原點(diǎn)的線性段平均滲透系數(shù)，同時(shí)進(jìn)行了對(duì)比，認(rèn)為所有點(diǎn)的平均滲透系數(shù)，過(guò)原點(diǎn)線性段點(diǎn)的平均滲透系數(shù)，不同水頭下線性段點(diǎn)的平均滲透系數(shù)，三種計(jì)算方法計(jì)算結(jié)果非常接近，相差很小，詳見(jiàn)表2～6，圖1～5。

表2 某塑料排水板滲透系數(shù)測(cè)試計(jì)算方法對(duì)比(第一塊試樣)

過(guò)原點(diǎn)線性段 不同水頭下線性段圖1 第一塊試樣流速和水力梯度關(guān)系曲線

表3某塑料排水板滲透系數(shù)測(cè)試計(jì)算方法對(duì)比(第二塊試樣)

編號(hào)時(shí)間(s)水頭差(cm)水流速度(cm/s)平均流速(cm/s)水力梯度滲透水量(cm3)滲透系數(shù)K(cm/s)平均滲透系數(shù)K(cm/s)過(guò)原點(diǎn)線性段滲透系數(shù)K(cm/s)不同水頭下線性段滲透系數(shù)K(cm/s)123451054105910841056108106910571071071103440536033528545015611554144014681348138111981183169417341558145413651190171464295714531745247143780780740735690700600600860850000242000255000257000263000240000251000258000258

表4某塑料排水板滲透系數(shù)測(cè)試計(jì)算方法對(duì)比(第三塊試樣)

編號(hào)時(shí)間(s)水頭差(cm)水流速度(cm/s)平均流速(cm/s)水力梯度滲透水量(cm3)滲透系數(shù)K(cm/s)平均滲透系數(shù)K(cm/s)過(guò)原點(diǎn)線性段滲透系數(shù)K(cm/s)不同水頭下線性段滲透系數(shù)平均值K(cm/s)123410621057106710591055107106510552402202101801589157714331414130012911129114015831424129611343810349233332857800790725710650655570570000416000408000389000397000402000407000402

表5某塑料排水板滲透系數(shù)測(cè)試計(jì)算方法對(duì)比(第四塊試樣)

編號(hào)時(shí)間(s)水頭差(cm)水流速度(cm/s)平均流速(cm/s)水力梯度滲透水量(cm3)滲透系數(shù)K(cm/s)平均滲透系數(shù)K(cm/s)過(guò)原點(diǎn)線性段滲透系數(shù)K(cm/s)不同水頭下線性段滲透系數(shù)平均值K(cm/s)12345106910521064105710641071105810841057106251047042038032016081624154715671467146813561343119811921616155714671349119580957460666760325079815810780785740745680690600600000200000209000220000224000235000218000226000226

表6某塑料排水板滲透系數(shù)測(cè)試計(jì)算方法對(duì)比(第五塊試樣)

編號(hào)時(shí)間(s)水頭差(cm)水流速度(cm/s)平均流速(cm/s)水力梯度滲透水量(cm3)滲透系數(shù)K(cm/s)平均滲透系數(shù)K(cm/s)過(guò)原點(diǎn)線性段滲透系數(shù)K(cm/s)不同水頭下線性段滲透系數(shù)K(cm/s)123451064106310610741061051105910441061105546544041038533517451727161216011483147513251314115311401736160714791319114773816984650861115317880870810815745735665650580570000235000231000227000226000216000227000225000233

表7不同計(jì)算方法滲透系數(shù)匯總

所有水頭下的滲透系數(shù)平均值cm/s過(guò)原點(diǎn)線性段滲透系數(shù)平均值cm/s不同水頭下線性段滲透系數(shù)平均值cm/s000247000251000252

5 結(jié)論與建議

(1)三種計(jì)算方法計(jì)算結(jié)果有差異。所有試樣的滲透系數(shù)平均值是所有過(guò)原點(diǎn)線性段滲透系數(shù)平均值的98.4%，是所有線性段滲透系數(shù)平均值98.0%。

(2)從最不利條件考慮，建議選取所有試樣的滲透系數(shù)平均值作為該樣品的滲透系數(shù)計(jì)算法較為合理。

(3) 建議滲透試驗(yàn)中濾膜厚度采用2kPa壓力下的厚度，與《土工合成材料測(cè)試規(guī)程》 SL/T 235-1999及《公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程》 JTG/T E50-2006中有關(guān)厚度試驗(yàn)常規(guī)厚度相一致。

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[2]劉金龍,欒茂田,汪東林，等.土工織物與塑料排水板聯(lián)合處理軟基的效果分析[J]．巖土力學(xué),2009,(6):1726-1730.

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DiscussiononTestandCalculationMethodforVerticalPenetrationFactorofPlasticDrainFilterMembrane

QIAN Li-ying1,LI Ting2

(1.Zhejiang Provincial Planning Design and Research Institute of Communications, Hangzhou 310006,China; 2.Zhejiang Zhejiao Test Company Ltd. ,Hangzhou 310015, China)

By comparing current specifications and taking 5 samples of the same plastic drain, the test and calculation methods for the thickness and penetration factor of plastic drain filter membrane is researched and discussed. The thickness of the filter membrane is measured under and 2kPa pressure. The penetration factor of plastic drain filter membrane is calculated with three methods. The calculated results are shown that the average value of all penetration factors is less than the average value of ones passing the original point and also less than the average value of ones of lineal section. Considering the worst condition, the average value of all penetration factors is suggested.

plastic drain;vertical penetration factor of filter membrane;filter membrane thickness; calculation method

TU411.4

A

10.3969/j.issn.1671-234X.2017.03.002

1671-234X(2017)03-0007-06

2017-09-20

錢(qián)麗英(1966-)，女，浙江紹興人，高級(jí)工程師，碩士，E-mail：qianliying66@sina.com。