《土工合成材料 教学课件 ppt 作者 徐超 邢皓枫 4反滤作用Filtration》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土工合成材料 教学课件 ppt 作者 徐超 邢皓枫 4反滤作用Filtration（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、土工合成材料,反滤作用 Filtration,主要内容,概述: 反滤作用的基本概念 土工织物的相关特性及其测试方法 反滤作用的机理 反滤设计的基本准则 反滤作用的工程应用,Filtration（反滤作用）,土工合成材料的反滤与排水这两项功能总是形影不离，相辅相成地满足排出土体内渗流水，以避免土体破坏。正因为如此，人们常将这两种作用统称为“滤排”功能，将采用土工合成材料进行排水和反滤的应用称为滤排技术。 土工合成材料反滤功能定义为：通过使用土工合成材料，允许土中液体透过，同时阻止骨架土颗粒通过。,土工织物反滤作用的应用简介,土石坝的竖式排水体和水平排水体需设置土工织物滤层加以保护。 公路、机场道
2、路、运动场及跑道等粗颗粒土基层之下的土工织物，起反滤和隔离作用。 与其他材料一起组成各种土工复合排水材料，如用于软基排水固结法加固的塑料排水带、用于填埋场渗滤液收集的复合排水板（sheet drains），以及外包土工织物的土工网，起到反滤和保护作用。 道路边或其他控制地下水位的排水盲沟中，包裹排水碎石或土工管。 设置于挡土墙与填土之间或填土与格宾（gabion）之间。 在河道治理中，用于侵蚀控制防护面板之下，或在堤防工程中，置于防冲乱石（riprap）之下。 构成侵蚀控制的泥沙篱笆或泥沙帷幕，用于过滤悬浊的地表径流。 在修复破损混凝土桥墩或桩基时，土工织物可用作柔性模板，同样起到排水和反滤的
3、作用,Filtration with geosynthetics,Filter Application Trench Drain,Without filtration (pipe clogging),Geotextile should be placed aroud the trench and not only around the drain pipe,Clogging of a drain pipe,Trench with geosynthetic filter,French drain,河道防护中块石护面下的土工织物滤层,与反滤相关的特性及其测试方法,梯度比试验 表观孔径试验 渗透特性
4、试验,土工织物的相关特性与测试,土工织物等效孔径测试 土工织物的透水性、导水性和保土性能都与织物的孔隙大小和多少有关。土工织物的孔隙大小通常用孔径来表示，单位为mm。 织物的孔隙是很不均匀的，同一种织物中存在大小不等的孔隙及由孔隙组成的通道。 土工织物孔隙的大小会随着承受压力的变化而变化，因此土工织物的孔隙是一个人为规定的反映织物孔隙通道大小的代表性指标 。 与土工织物滤层设计有关的孔径表示方法有等效孔径（Equivalent Opening Size，简称EOS）和表观孔径（Apparent Opening Size，简称AOS）。 我国标准SL/T235-1999采用作为土工织物的等效孔径
5、，即以土工织物为筛布对颗粒料进行筛析，当一种颗粒料的过筛率（通过织物的颗粒料重量与颗粒料总重量之比）为5%时，则该颗粒粒径尺寸定为土工织物的等效孔径。,土工织物的相关特性与测试,实验室内常用筛析法测量土工织物的孔径，这里仅介绍操作简单的干筛法。 试验前，需先对硅砂粒径进行率定，即在振筛前将硅砂颗粒分成不同的粒组，按标准筛孔径分级，从小到大依次为：0.0630.075mm，0.0750.090mm，0.0900.106mm等。将拟测定的土工织物作为筛布固定在振筛机上。 进行试验时，先进行最小直径粒组的振筛试验，每次在筛布上投放一个粒组的硅砂50g，振动10min，称量通过土工织物筛布的硅砂质量。
6、需要进行不少于4粒组硅砂的振筛试验，计算每粒组的筛余率，即每粒组未通过的硅砂颗粒质量与该组投放硅砂的总质量的比值。 根据每个粒组的筛余率，可在半对数坐标系上绘制孔径分布曲线，在纵坐标上过95%作水平直线，与孔径分布曲线相交，交点的横坐标即为要求的，亦即表观孔径AOS。,Of O95 = Size such as 95% soil mass passes,Opening Size Soil passing through the geosynthetic,Geotextiles same structure (n, df) different thickness,(Faure-Gourc),Ge
7、otextile thickness,Opening size,Variation of opening size with non-woven geotextile thickness,土工织物的相关特性与测试,土工织物淤堵特性测试 土工织物作为滤层，当携带土粒的水流透过织物时，土颗粒可能会封闭、覆盖织物的部分孔隙，或者阻塞在织物内部孔隙中，使织物的透水性逐渐降低，这种现象被称为淤堵现象（clogging）。 土工织物反滤层是否会发生淤堵现象，常采用淤堵试验（clogging test）来判断。 梯度比试验（gradient ratio test）实质是对比土工织物与土体构成的反滤体系中水头
8、损失与被保护土体中的水头损失，以便分析水体流经路径上的水头损失及其变化情况。,GR Implications 1 Clogging 3 Severe Clogging,Gradient Ratio Acceptance Criteria:,PERMITTIVITY, (Cross-Plane Flow),Darcys Law q = kiA = kn h/t A = kn/t = q/h*A = Permittivity, s-1,yallow =,yult,FSCB * FCR * FIN * FCC * FBC,FSCB = soil clogging and blinding (2 to
9、 10) FCR = creep (1 to 3) FIN = intrusion (1.0 to 1.2) FCC = chemical clogging (1.0 to 1.5) FBC = biological clogging (1 to 10),(for geotextiles, Koerner 1998),反滤机理 (Mechanism of Filtration),Mechanism of retention Bridging of particles Opening size of geotextiles,Filtration function: Mechanism of re
10、tention,To promote equilibrium of particles after limited washout of finer particles by inducing a self-filtration zone (bridging) at the interface (Lafleur,1989).,Mechanism of Retention: -Retain largest (upstream)particles first -Retain by bridging effect finer particles,Tentative of modelization o
11、f the retention of soil particles through the geosynthetic thickness,Modelling of a Geotextile as a stack of unit layers (Faure-Gourc),Modelization of the retention of soil particles through the geosynthetic thickness,Particle likely to cross the geotextile thickness,Koerner, 1994; Bhatia et al 1990
12、,Results from Long-Term Flow Test,土工织物淤堵类型,机械淤堵：随渗流运动的细小颗粒在土工织物反滤体系中沉积下来，堵塞或减小透水通道，从而降低反滤体系透水能力的现象。 化学淤堵：是指水中的一些离子通过化学反应变为不溶于水的物质，然后沉积在织物上，从而堵塞或减小反滤层透水通道的现象。例如，水中的铁离子在适当条件下生成不溶于水的氧化铁。 生物淤堵：是指在土工织物反滤层中繁殖的微生物影响了织物透水能力的现象。,反滤功能的影响因素,土工织物的种类和特性：土工织物的孔径大小、孔隙率和渗透性等特性是影响反滤效果的关键因素。 被保护土的性质和状态：土体内部不稳定或失稳将会影响
13、反滤层，粘性土对反滤层影响要大于砂性土，同时密度和湿度大小等对反滤效果也有不同程度的影响。 水流的特性：土工织物的反滤作用与水流的流态有关。如果属于非层流或存在双向流等，反滤体系的形成会更加复杂。 土工织物施工质量：施工中造成的土工织物褶皱和搭接、与被保护土层接触不良等均会影响其反滤作用。,土工织物反滤层设计与应用,当采用土工织物作为反滤材料时，在选材方面需要考虑的主要问题是其长期透水性能，通过合理的选材和设计，防止反滤层的严重淤堵以及泵吸和管涌等现象发生。在进行设计时，首先应该搜集相应的资料，包括被保护土或用作排水体土料的粒径分布曲线、渗透系数、抗剪强度，以及土工织物的等效孔径和透排水性能参
14、数。然后按保土、透水和防淤堵的要求校核选用的土工织物，对于有排水要求的土工织物还应验算其导水性能。对于土工织物用于坡面反滤与排水时，应进行接触面的抗滑稳定性验算。,Design Criteria for Geosynthetic Filters,Soil Retention to prevent piping Permeability to insure adequate flow Long Term Effectiveness to prevent clogging Survivability-Durability to prevent damaging during installatio
15、n,保土准则 soil retention,土工织物的等效孔径（mm） 被保护土特征粒径（mm），表示质量小于土体总量85%所对应的那个粒径 与被保护土的类型、级配、织物品种和水流条件相关的系数，一般取12。,透水准则 permeability,分别为土工织物和被保护土的渗透系数（cm/s） 无因次系数，应根据实际工程经验确定。在一般工程中或当过滤条件好时取1，在重要工程中或当反滤条件差时取10，在防汛抢险、治理管涌的情况，应取更大值。我国规范规定应不小于10。,防淤堵准则Long Term Effectiveness,如 或者在现场进行长期淤堵试验 见表4-2。,Applications o
16、f geosynthetics as FILTERS,Bank protection,Filter for bank protection,Silt fence,Cross section of the Valcros dam,81,77,7,61,1:3,1:3,dowstream sampling zone,upstream sampling zone,drain,geotextile needlepunched non-woven (300 g/m),geotextile needlepunched non-woven (400 g/m),Valcros Dam (France) - 1970,1970 : First dam (20 m) with Geotextile filters,Dam of Samira (Niger) H : 18 m - 2001,复习思考题,什么是土工织物的反滤作用？为什么在工程实践
