塑料排水板濾膜垂直滲透系數(shù)試驗及計算方法探討

錢麗英,李 婷

(1.浙江省交通規(guī)劃設計研究院,杭州 310006；2.浙江浙交檢測有限公司,杭州 310015)

塑料排水板濾膜垂直滲透系數(shù)試驗及計算方法探討

錢麗英1,李 婷2

(1.浙江省交通規(guī)劃設計研究院,杭州 310006；2.浙江浙交檢測有限公司,杭州 310015)

通過對現(xiàn)行規(guī)范的分析比較，以同一個樣品的五個試樣為例，對塑料排水板濾膜垂直滲透系數(shù)的檢測和計算方法進行討論和試驗研究。滲透試驗中濾膜厚度采用2kPa壓力下測量的厚度，用三種計算方法計算滲透系數(shù)結果表明：所有試樣的滲透系數(shù)平均值小于所有過原點線性段滲透系數(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用較多。塑料排水板是排水固結法進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)是評定塑料排水板產(chǎn)品質量的主要參數(shù)之一，對其進行正確檢測和計算，對保證合格產(chǎn)品在工程中得到使用以及確保地基處理達到理想效果具有重要意義。

2 對現(xiàn)行檢測規(guī)范標準的理解

目前，我國涉及塑料排水板濾膜垂直滲透系數(shù)檢測方法或評定的規(guī)范及標準如表1所列。

塑料排水板質量評定標準所要求的性能指標包括復合體抗拉強度與延伸率、濾膜抗拉強度與延伸率、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《土工合成材料測試規(guī)程》SL/T 235-1999對塑料排水板濾膜滲透系數(shù)規(guī)定了較為詳細的試驗步驟和計算方法，但試驗方法中沒有明確樣品厚度的檢測方法, 即取哪級壓力下的厚度，計算方法中規(guī)定取試樣滲透流速和水力梯度關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)，對如何確定曲線的線性范圍沒有明確的規(guī)定。因此討論研究樣品厚度測定方法和滲透系數(shù)的計算方法顯得非常重要。

3 濾膜厚度測定方法

在上述相關規(guī)范中，對濾膜厚度檢測有明確的方法，《公路工程土工合成材料試驗規(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，計算滲透系數(shù)時該采用哪級壓力下的厚度沒有規(guī)定。土工布厚度測量方法明確規(guī)定在加壓條件下進行檢測。但是，在檢測濾膜滲透系數(shù)時，滲透水通過的濾膜是在層流水作用狀態(tài)下。根據(jù)達西定律，Q=KFh/L，式中Q為單位時間滲流量，F(xiàn)為過水斷面，h為總水頭損失，L為滲流路徑長度，I=h/L為水力坡度，K為滲流系數(shù)，水在單位時間內通過濾膜的滲流量與滲流路徑長度成反比，與過水斷面面積和總水頭損失成正比。因此濾膜厚度即滲流路徑長度直接影響滲透系數(shù)的大小。通過近幾年來對不同廠家送檢產(chǎn)品的檢測，按照《土工合成材料測試規(guī)程》SL/T 235-1999和土工合成材料試驗規(guī)程JTG/T E50-2006，建議滲透試驗濾膜厚度采用2kPa壓力下的厚度，這樣使濾膜滲透試驗和上述規(guī)程中有關厚度試驗常規(guī)厚度相一致。

4 計算方法的討論

在上述相關規(guī)范中，《土工合成材料測試規(guī)程》SL/T 235-1999對塑料排水板濾膜滲透系數(shù)規(guī)定了較為詳細的計算方法，規(guī)定通過繪制滲透流速和水力梯度的關系曲線，取其線性范圍內的試驗結果，計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)。通過對近5年來所檢測塑料排水板濾膜滲透系數(shù)檢測原始數(shù)據(jù)的計算和統(tǒng)計，試驗所得滲透流速和水力梯度關系曲線在層流狀態(tài)是過原點的曲線。本文以同一個樣品的五個試樣為例，采用《土工合成材料測試規(guī)程》SL/T 235-1999規(guī)定的方法計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)，也計算了不同水頭下過原點的線性段平均滲透系數(shù)，同時進行了對比，認為所有點的平均滲透系數(shù)，過原點線性段點的平均滲透系數(shù)，不同水頭下線性段點的平均滲透系數(shù)，三種計算方法計算結果非常接近，相差很小，詳見表2～6，圖1～5。

表2 某塑料排水板滲透系數(shù)測試計算方法對比(第一塊試樣)

過原點線性段 不同水頭下線性段圖1 第一塊試樣流速和水力梯度關系曲線

表3某塑料排水板滲透系數(shù)測試計算方法對比(第二塊試樣)

編號時間(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)過原點線性段滲透系數(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)測試計算方法對比(第三塊試樣)

編號時間(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)過原點線性段滲透系數(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)測試計算方法對比(第四塊試樣)

編號時間(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)過原點線性段滲透系數(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)測試計算方法對比(第五塊試樣)

編號時間(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)過原點線性段滲透系數(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過原點線性段滲透系數(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 結論與建議

(1)三種計算方法計算結果有差異。所有試樣的滲透系數(shù)平均值是所有過原點線性段滲透系數(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)計算法較為合理。

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

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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

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