土工排水板濾膜性能的研究及應(yīng)用.pdf

1、近些年來，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，每個部分對其性能都有很重要的影響。目前國內(nèi)外對土工排水板的研究集中于工程應(yīng)用效果和板芯對其性能的影響，本課題主要是對濾膜的性能進行研究。
　　 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制備濾膜。文中首先對所采用的原料聚酯纖維進行闡

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

3、位長度纖維的作用力，力的總和即等于該多孔介質(zhì)對流體的總阻力，而總阻力是兩個力的合力：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，并通過對模型的分析得出：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，再運用達西定律來解釋滲透性能的測試原理。為了使測試精準(zhǔn)，必須保持水流狀態(tài)為層流，因此采用雷諾實驗來區(qū)分層流與紊流

4、狀態(tài)。通過大量實驗證明水頭差采用5cm時，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。另外實驗證明，采用透水率這個指標(biāo)可以避免濾膜厚度對滲透性能結(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、軋點面積和軋輥壓力四個工藝參數(shù)，通過實驗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，對實際生產(chǎn)將會有直接的指導(dǎo)意義。本文還對聚

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