土石坝中土工膜的缺陷类型及产生原因

土石坝中土工膜的缺陷包括细观和宏观两类。其中，细观缺陷多为生产过程中母材不均一性导致的细微孔眼，称之为“鱼眼”，其孔径一般在微米级，远小于土工膜的厚度。在一定的受力条件下，这些“鱼眼”会裂解扩张，成为微小渗透通道。

 

 

实验室内测定土工膜渗透系数时测得的渗流量是这种细观缺陷渗漏量。对于土工膜防渗土石坝，并不需要关心土工膜的细观缺陷渗漏，而是要重点考虑土工膜宏观缺陷引起的渗漏。这些宏观缺陷主要是产品制造、设计、施工及运行等原因造成的。

 

 

首先，产品制造质量导致的宏观缺陷主要表现为土工膜厚度局部变薄或损伤、局部夹杂异物等。只要控制好原材料的质量及严格执行生产标准，这类缺陷是可以避免的。其次，对于土工膜防渗土石坝，不正确的设计同样会引起土工膜产生缺陷。这类缺陷主要发生在与岸坡、岩基、防渗墙、防浪墙等刚性建筑物的连接处。与这些结构部位连接时需要给土工膜一定的变形空间，不能处于“紧绷”状态，否则容易出现“夹具效应”，引发土工膜受拉缺陷破损。第三，土工膜的宏观缺陷更多的是在施工过程中产生，主要是土工膜拼接时脱焊、虚焊(或脱胶) 等导致的缝状缺陷，以及施工人员或施工机械引起土工膜顶破和刺破的孔洞等，这类缺陷形状和大小不一，分布也具有一定的随机性。国外曾对某工程28 处共20万m2的土工膜进行质量检测，结果表明，平均每1万m2中有26个漏水孔，其中69%出现在焊缝处，由此可见施工质量的重要性。国内因土工膜施工工艺研究起步较晚，同时缺乏有经验的施工队伍，施工导致土工膜出现各种缺陷的数量和几率要远大于上述统计数据。第四，施工程序不当或土工膜铺设后未及时保护也会造成土工膜缺陷。

 

比如，江西婺源51m高的钟吕复合土工膜堆石坝，土工膜的焊接由非专业人员施工和监理，在坝面铺膜未保护好的情况下爆破开挖溢洪道，导致复合土工膜出现1000多处脱焊、漏焊和飞石击破孔洞。此外，土工膜防渗土石坝的结构受力特点也会使大坝在蓄水运行期出现土工膜的宏观缺陷。当防渗土工膜布置于坝面时，由大坝结构分析可知，蓄水后坝轴向河床中部土工膜受压，两岸区域土工膜受拉，顺坡向河床顶部和底部区域土工膜受拉，中部受压，呈双向受拉特性。因此蓄水期坝面土工膜在顺河向顶部和底部以及坝轴向两岸区域有拉裂的可能。

 

虽然土工膜有一定的抗拉性能，但不足以抵抗坝体变形，一旦拉力超过极限强度，土工膜会出现破损。对于平原地区水库全库盘采用土工膜防渗的情况，初次蓄水时膜下地基内气体来不及排出，会顶托土工膜，可能引起土工膜的局部气胀破损，如某水库全库铺膜约1. 0km2，因气胀破坏导致严重渗漏。当水位降落过快时，由于膜下地基的渗透水排出需要时间，这期间较大的渗透压力可能会引起土工膜液胀漂浮现象，尤其是铺盖中部。当上托水压力远大于膜上水压力时可能引起土工膜的液胀破损。对于将土工膜用作防渗心墙布设在坝体中央的情况，由于土工膜沿坝高方向一般多铺设成“之”字形，与坝体填筑协同进行，因此高度方向土工膜出现破损的可能性较小，但坝轴向仍然存在与坝面铺设土工膜一样的受力情况，依然可能出现因与坝体变形不协调导致的两岸拉伸破坏。

 

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