膨润土防渗毯的力学试验__开题报告.ppt

开题报告膨润土防渗毯的力学试验 专业： 水工结构 导师: 李平 教授 汇报人：于海龙 报告的内容 一 研究目的与意义 二 研究现状 三 研究内容 四 研究方法 五 试验创新点 一、研究目的与意义 膨润土防水毯（Geosynthetic Clay Liner , 简称GCL）作为新型天然环保材料， GCL除了渗透率低的优点外，还具有单位面积质量小、抗不均匀沉降以及施工方便、安装成本低等优势，应用前景广阔，目前许多工程中已经开始大量应用。 GCL是由上下两层土工布中间加上天然钠基膨润土，经过针织加固而制成，因此其力学性质主要是依由护材料决定。 防渗毯在使用环境中，会受到阳光、风/离子侵泡等作用，影响其防渗效果；冻融循环也会增加防渗毯的老化速度，对其力学性能有很明显的影响；对于最大负荷下的伸长率这一指标,当最大负荷下的伸长率过低时,若实际使用过程中发生了不均匀沉降,塑料扁丝面和PE面会发生断裂,使膨润土流失,造成防水性能减弱,甚至会完全破坏防水层。因此,对膨润土防水毯的最大负荷下的伸长率性能也有一定的要求。综上所述GCL力学性能要满足抗拉强度和抗顶破强度；影响其力学性能的因素主要有以下几点： （1）紫外线照射及风化作用； （2）使用环境中温度变化（冻融循环）； （3）溶液侵泡和干湿循环； 关于以上因素对GCL力学性能的影响，目前还没有研究成果报道。 针对以上因素，对GCL力学性质变化特征进行研究，进而得出对GCL力学性质影响较大的因素，使GCL在使用过程中更好的做到防渗作用。 二、研究现状 由于GCL中的膨润土不具备抗拉强度，因此GCL的力学性能主要由包裹膨润土的土工膜或土工织物决定。目前我国测试单位多依据美国ASTM标准对GCL进行检测。李宪综合了我国现有标准和工程实际经验测试方法，以及参考借鉴国外的一些工程，对GCL抗拉强度进行过测试。GCL的抗拉强度主要是由GCL产品中所选用的上下层的土工织物（或土工膜）的特性决定的。 国外一些科学家已经对GCL的力学性质进行了部分研究，但由于对外护材料影响因素的试验周期长，关于GCL力学性质的研究仅限于原状毯的力学试验。 Stark等采用扭转环剪切仪对GCL的无纺土工织物构成的接触面进行剪切试验研究。结果表明，由于无纺土工织物的纤维在剪切过程中被拉出并同剪应力方向一致，造成峰值强度之后剪切强度的损失，残余强度约为峰值强度的40%~50%。 Mc Cartney等对GCL试样进行剪切试验，研究了GCL在不同剪切速率（从0.0015到1.0 mm/min）和不同正应力（从50到520 kPa）下的剪切性能。 Patrick等通过大型直剪仪对3种GCL（针刺、缝合和粘合）内部的剪切强度进行了试验。正应力对针刺GCL的剪切强度影响明显大于对粘合和缝合GCL的影响，随着正应力的增大，针刺GCL的剪切强度有明显的增大，而粘合或缝合GCL的剪切强度增加得比较小。 国内对GCL力学性质几乎没有相关试验报道，仅有2007年陈小红研究生毕业论文中对GCL剪切力学性质进行了试验分析，着重分析了GCL的摩擦效果对剪切力的影响。 另外，2005年彭涛等针对冻融循环对GCL的防水性能进行了试验研究，却未对在冻融循环下GCL的力学性质进行试验研究。 三、研究内容 1、不同影响因素作用 1） 在自然环境的各种因素中，太阳光的辐射起着最重要的影响，阳光中的紫外线具有很大的能量，能够切断许多聚合物的分子链，或引起氧化反应。 2）用模拟黄河水离子成分的溶液浸泡，放入冻融循环机。试验分别冻融10、20、30和40次，冻融循环结束后取出防渗毯进行试验，分析其抗冻融能力。 3）膨润土遇水膨胀失水恢复，在胀缩过程中对外护材料结构有所改变。 2、不同力学性能测试 1）抗拉强度 防渗毯的抗拉强度在拉力机上拉伸至断裂的过程中，重要是单位宽度所承受的最大拉力，根据最大拉力可求的抗拉强度： 2）顶破试验 为模仿在使用过程中防渗毯铺设地的不平整，可能会发生顶破破坏，所以在试验机模拟顶破试验来测定防渗毯抗顶破能力（CBR顶破试验）。 四、研究方法 1、材料准备 1）从野外取回使用1、4、7年的GCL，置于室内，令其在自