周 杰, 冯建国

(河北省水利水电勘测设计研究院,天津 300250)

GCL(防水垫)抗冲刷试验成果分析

周 杰, 冯建国

(河北省水利水电勘测设计研究院,天津 300250)

GCL又称膨润土防水垫,目前在国内广泛应用于垃圾填埋场、人工湖防渗等方面,并取得了良好效果,但在河道防渗方面还缺少实际应用的效果资料。结合山西汾河太原市河段的治理,对采用GCL后,在河道水流的冲击下GCL的抗冲刷能力和耐久性做了室内试验,总结分析在一定时间内和较高水流速度的冲刷下,GCL的表面破损情况和膨润土的损失量。

GCL;抗冲刷;膨润土;损失量

GCL又称膨润土防水垫[1],目前在国内广泛应用于垃圾填埋场、人工湖防渗等方面,并取得了良好效果。山西汾河太原市河段在治理方面拟采用GCL,其设计方案:底部为GCL防水层,上部为30 cm块石防护层。在运行期,河道中有些段落水流湍急,冲刷力较强,为了保证GCL能够长期有效,设计单位和GCL生产厂家委托本单位检测GCL的抗冲刷性能,主要检测GCL在长时间水流冲刷之下,其内部膨润土的流失情况。

1 GCL基本资料

GCL由拟供厂家提供,其规格:GCL的外层分别为针刺土工织物和编织物,两者之间夹厚薄均匀的膨润土。GCL整体单位重量为5 000 g/m2,其各种材料的详细情况见表1-表2。

表1 GCL中编织物、针刺土工织物的基本数据

表2 GCL中膨润土的基本数据

2 试验设备及供水流程

由于在试验过程中需要保证大水量的供给,水头需保持相对稳定且波动较小,因此,本试验中采用了水工模型试验的供水设备和测量仪器。供水设备、设施为:供水设备——水泵;水量计量设备——电磁流量计;稳定水头的设施——平水塔;测量水深的设备——水位测针。

为了满足设计方面对水流速度的要求,冲刷试验设施建成坡度为1∶1.5的斜坡式,槽深40 cm,槽宽30 cm,槽长300 cm;槽底、槽壁用砂浆抹平,冲刷槽上部连接供水设施,下部连接回水井(图1)。

图1 供水系统流程示意图Fig.1 Schematic diagram of water supply system flow

3 试样制备

首先在GCL上沿裁剪线用水浸湿,然后裁剪为长76.5 cm,宽30.5 cm的长方形试样。试样的四周用纱布包裹缝制,缝合宽度为10 mm。裁剪好的试样放入烘箱内,在105～110℃下烘至恒重[2]。

4 试验过程

把试样平顺放入槽内,一块以针刺织物面邻水,一块以编织物面邻水。两块试样紧密相连,不留缝隙。在上部试块与供水设施之间也放一块GCL,使二者之间也紧密相连,以防试验过程中出现挑流等异常现象。试样两侧采用高45 cm、长300 cm、厚1 cm的硬塑板固定(贴水槽两壁安放)。硬塑板之间以木条支撑,木条位置要在估算水面以上。硬塑板顶部用铅丝拦压,施加垂直向下的力,压紧试样的两侧。

试验前先放小水量,以水面刚好漫过试样为宜,连续放水6 h以上,使得GCL充分饱和,同时要检查试样的自身破损和固定情况,发现问题及时停水解决,然后逐渐加大水量,当供水量稳定后测量试块不同位置的过水深度,计算平均水流速度。在最大供水量的情况下,连续冲刷试验6 h(图2)。

图2 冲刷试验实况图Fig.2 Real-time image of scouring experiment

试验结束后,小心拆下试样,沥净表面水分,用瓷盘放入烘箱,在105～110℃下烘至恒重。

5 检测结果

(1) 冲刷试验结束后,经观察样品表面无明显变化。

(2) GCL中膨润土的损失量见表3。

表3 检测数据

注:1#样品试验时编织物一面邻水;2#样品试验时针刺织物一面邻水。

6 结论

GCL在无破损、边缘防护较好、位置固定的情况下,经过6 h较高水流的单面冲刷,其内部膨润土损失量较小(不排除其中一部分是样品在干燥状态下铺放时漏失的),说明GCL具有较强的抗冲刷能力。同时,试验结果也表明,编织物一面邻水时膨润土的损失量大于针刺织物一面邻水时的损失量,分析其原因是编制物的等效孔径大于针刺织物的等效孔径。

本次试验由于受场地和模拟条件的限制,试验数据具有一定的局限性,希望在今后的工作中能与大家共同完善GCL抗冲刷性能的模拟试验,欠缺之处望多加指正。

[2] 南京水利科学研究院.土工试验规程:SL237—1999[S].北京:中国水利水电出版社,1999.

(责任编辑：于继红)

Analysis on the Results of GCL (Waterproof Liner) Anti-erosion Test

ZHOU Jie, FENG Jianguo

(HebeiResearchInstituteofInvestigationandDesignofWaterConservancyandHydropower,Tianjin300250)

GCL,known as bentonite waterproof liner,is widely used in the domestic landfill,artificial lake seepage and other aspects. And it has achieved good results. However,there is still a lack of practical application of the results in the field of river seepage control. In this paper,combined with the governance of Fenhe river in Taiyuan City,after the use of GCL,under the impact of the current,the anti-erosion ability and durability of GCL are tested in the laboratory. The surface damage of GCL and the loss amount of bentonite in a certain period of time and under the high velocity of flow are analyzed.

GCL; erosion ; bentonite; loss

2016-04-22;改回日期:2016-05-11

周杰(1984-),男,助理工程师,土木工程专业,从事岩土工程相关工作。E-mail:421553660@qq.com

TV41; TV443+.3

A

1671-1211(2016)03-0290-02

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.03.009

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160505.1602.042.html 数字出版日期:2016-05-05 16:02