土工排水板濾膜性能的研究及應用.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。目前國內外對土工排水板的研究集中于工程應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性能和老化性能的聚酯纖維作為原料，綜合考慮濾膜力學性能和水力學性能的要求，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，產生與邊界面相切的切應力；二是沿邊界表面壓力的變化，產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，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準偏差最小。另外實驗證明，采用透水率這個指標可以避免濾膜厚度對滲透性能結果的影響，得到工程所需指標。
　　 在濾膜的生產過程中，決定產品性能的工藝參數(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)與產品力學性能和水力學性能之間的關系，并探討形成這些關系的根本原因，對實際生產將會有直接的指導意義。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，并分析出各個反應過程和產物。
　　 最后本文例舉了排水板在上海青草沙水庫工程中的應用。通過計算和分析確定了該工程應該使用長度約為21-25m的C型排水板，間距1.4m，呈正三角形布置。經過對工程后續(xù)沉降數(shù)據(jù)的處理