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摘要：土工膜防渗技术在水库大坝工程中的有效落实，一方面能够有效增强水库周边土地的抗渗性能，避免外界环境对水库大坝基础造成影响；另一方面凭借土工膜材料的特性，更可以隔绝地表水体对坝体材料的侵蚀，以便保障水库大坝工程体系的构建质量。本文基于土工膜防渗技术特性展开分析，在明确设计要点与计算方法同时，期望能够为我国水库大坝工程体系的构建提供良好参照。
关键词：水库大坝；土工膜防渗；技术措施；进展分析
一、土工膜防渗技术概述
土工模防渗技术是基于我国水库大坝病险防治需求研发的新型抗渗措施。从技术优势角度来看，此种技术既能够有效隔绝外界水体与自然环境对大坝结构体系的影响，使整体坝基质量得到了更完善的保障，同时根据材料的经济性与功能性特点，更便于材料更换与修补，由此持续保障了水库大坝工程质量水准。
从水库工程结构角度来看，此种材料具备良好的延展性、抗渗性、抗压性、抗弯折性与抗直剪性的特点，经过多年试验的资料与技术储备，此类材料在工程中的使用，更贴合了基本力学、透水需求与坝体变形等环境因素的需要，如此便极大保障了水库功能环境，同时更降低了垫层裂缝可能出现的概率。故而，从水库大坝工程可持续的角度来看，土工膜防渗技术的落实有效增强了工程管理的可控性，降低了外界环境可能造成的伤害，并且在施工技术方面也得到了极大的简化，使整体抗渗系统的施工质量水平得到了极大的提升，也为后续工程体系构建奠定了坚实的基础。
二、土工膜防渗设计要点分析
1. 抗渗设计计算进展
上世纪八、九十年代，水库、土坝防渗加固中坝面铺膜延伸为铺盖的防渗型式采用较多，针对复合土工膜坝面铺盖防渗，从铺盖和透水地基界面的接触冲刷概念出发，导出了极限铺盖长度和渗流量的计算公式，根据薄膜理论建立了复合土工膜在其法向应力作用下的顶破强度计算公式。21世纪初在考虑坝面防渗膜覆土的基础上持续了相关研究。
从90年代至21世纪初，针对环境工程中低水头防渗膜缺陷渗漏建立了不同透水性垫层的渗漏量计算公式、采用非饱和渗流有限元方法分析防渗膜缺陷渗漏膜后的渗流场可供类似工况的库坝防渗膜渗漏分析借鉴；通过水力顶破试验归纳了不同垫层颗粒空隙尺寸、PE膜厚度与液胀极限荷载之间的关系；不同厚度的多种PE和PVC膜在不同孔径、不同划痕损伤程度工况下的水力顶破试验表明，膜的液胀强度随着膜的损伤程度增大而减小，膜的切线变形模量减小，而最大应变并不随之减小；得出不同损伤程度的土工膜液胀强度。在2010年，采用概率分析方法展开对坝面垫层上防渗膜受水力顶胀作用进行风险评价的探索。
2.变形计算与防治措施
基于工程力学、土力学和水力学原理考量防渗膜在结构中的性态及其评价是设计方法的核心内容，尽管我国在这方面研究还不够全面、深入，但也在不断地进步。
在21世纪初，有关专家阐述了高水头面膜堆石坝防渗膜的夹具效应，防渗膜在平均意义上足以适应最多约为坝高1%的坝体位移量，但在周边锚固部位，由于周边基岩或混凝土结构位移量很小，防滲膜随坝体位移在锚固的极小空间内发生相对较大的变形，相当于两个相互靠近的夹具拉伸防渗膜一样，极易产生破坏，即所谓“夹具效应”；在时隔不长的几年后更论述了防渗膜在坝面的变形量应该由防渗膜随坝体位移产生的变形叠加上局部液胀变形的设计概念；防渗膜的温度应力及应力松弛评价研究结果可供工程设计参考。在2010年初，对“夹具效应”的试验论证、原理分析与措施设计的研究持续进展；给出了可同时考量坝面防渗膜随坝体位移产生的变形与局部液胀变形以及坝面防渗膜“夹具效应”的数值计算方法。
三、土工膜防渗施工工艺分析
1. 敷设技术分析
根据以往工程实况可知，土工膜防渗系统敷设需要根据水库大坝工程周边岩土质量环境进行分析，确保地方水土沉降速率等因素不会影响敷设质量，才能为大坝工程体系的使用提供更全面的保障。以长江三峡围堰工程为例，上世纪90年代末层提出了明渠快速建造闭气围堰的施工方案，期间将预埋高强度加筋膜的概念有效落实，不但有效巩固了围堰工程的和周边环境，降低了外界对土工膜的损害，同时凭借高强度加筋措施，更提升了土工膜防渗系统的整体刚性，为大坝防渗工程的构建提供了更完善的维护系统。
2. 拼接技术分析
土工膜防渗系统是由成品膜拼接而成的抗渗系统。从功能性角度出发，此类抗渗系统需要保障其密闭性与整体性，才能避免外界水土环境侵蚀大坝结构体系。从已有的水库工程案例可知，多数地区选用了PVC复合膜现场焊接与粘接的工艺，如此凭借焊接强度与粘接密度，有效增强了接缝的整体性与密闭性，同时凭借材料特性，更具备气候环境适应性的特点，凭借材料韧性与耐腐蚀的特点，更有效降低了外界环境对抗渗工程的侵扰。但在拼接技术落实期间必须确保焊接处与周边膜层厚度一致，避免承载力与弹性变量出现偏差。
3. 锚固技术分析
在锚固技术落实期间，必须从土工膜防渗的密闭性角度分析，确保在锚固期间能够将孔洞进行及时修补，并对整体材料进行加固，才能有效降低弹性变量等系数对工程抗渗性能的影响，也避免了土工膜防渗体系磨损的可能性。
四、土工膜防渗观测技术分析
由于防渗膜的变形量比混凝土大得多等原因，防渗膜原型观测技术进步相对比较滞后，开展防渗膜原型观测的工程为数不多。
1.大应变计的研制
为满足作为柔性材料的防渗膜的较大变形的原型观测需求，上世纪90年代末国内研制了应变量程达15%～20%的大变形应变计及相应的胶接材料，为大坝水库膜防渗结构原型观测提供了相对便利的条件。
2.防渗膜变形观测
从上世纪长江三峡围堰工程中可知，埋设于上游不同高程的土工膜应变计很好的满足了工程基础抗渗性的要求，并从部分土工膜应变计观测数值可知，在夏季汛期前后，部分观测点存在应变陡增的状况，如此变证明了应变检测结果与围堰修筑期间的加载速率有所关联，并且在后续围堰拆除过程中，通过现场勘查也证实了这一观点。
五、结语
土工膜防渗工程体系的有效落实，不但能够为水库大坝等工程构建的抗渗性能得到阶段性提升，以便为整体大坝功能体系的构建提供更加全面的技术保障；同时更能够降低施工对水库周边环境的影响，凭借土工膜材料的耐腐蚀性等优势，为工程可持续化的利用搭建了更长远的平台。故而，在论述中国水库大坝土工膜防渗技术进展期间，必须明确土木膜防渗工程体系的特点与相关资料，确保工程施工质量与技术优势能够被有效察觉并加以利用，才能为后续水库功臣体系的构建提供质量保障。
参考文献：
[1]束一鸣，吴海民，姜晓桢. 中国水库大坝土工膜防渗技术进展[J]. 岩土工程学报，2016，38（s1）：1-9.
[2]申春芳，孔宁宁. 平原水库土工膜防渗技术研究与应用[J]. 工程技术：引文版，2016（12）：00314-00314.
[3]陈光. 水库除险加固方案比较浅析[J]. 河南水利与南水北调，2016（3）：66-67.
[4]易鹏. 反调节水库土工膜防渗工程稳定性分析[J]. 水利建设与管理，2017，37（9）：37-41.
关键词：水库大坝；土工膜防渗；技术措施；进展分析
一、土工膜防渗技术概述
土工模防渗技术是基于我国水库大坝病险防治需求研发的新型抗渗措施。从技术优势角度来看，此种技术既能够有效隔绝外界水体与自然环境对大坝结构体系的影响，使整体坝基质量得到了更完善的保障，同时根据材料的经济性与功能性特点，更便于材料更换与修补，由此持续保障了水库大坝工程质量水准。
从水库工程结构角度来看，此种材料具备良好的延展性、抗渗性、抗压性、抗弯折性与抗直剪性的特点，经过多年试验的资料与技术储备，此类材料在工程中的使用，更贴合了基本力学、透水需求与坝体变形等环境因素的需要，如此便极大保障了水库功能环境，同时更降低了垫层裂缝可能出现的概率。故而，从水库大坝工程可持续的角度来看，土工膜防渗技术的落实有效增强了工程管理的可控性，降低了外界环境可能造成的伤害，并且在施工技术方面也得到了极大的简化，使整体抗渗系统的施工质量水平得到了极大的提升，也为后续工程体系构建奠定了坚实的基础。
二、土工膜防渗设计要点分析
1. 抗渗设计计算进展
上世纪八、九十年代，水库、土坝防渗加固中坝面铺膜延伸为铺盖的防渗型式采用较多，针对复合土工膜坝面铺盖防渗，从铺盖和透水地基界面的接触冲刷概念出发，导出了极限铺盖长度和渗流量的计算公式，根据薄膜理论建立了复合土工膜在其法向应力作用下的顶破强度计算公式。21世纪初在考虑坝面防渗膜覆土的基础上持续了相关研究。
从90年代至21世纪初，针对环境工程中低水头防渗膜缺陷渗漏建立了不同透水性垫层的渗漏量计算公式、采用非饱和渗流有限元方法分析防渗膜缺陷渗漏膜后的渗流场可供类似工况的库坝防渗膜渗漏分析借鉴；通过水力顶破试验归纳了不同垫层颗粒空隙尺寸、PE膜厚度与液胀极限荷载之间的关系；不同厚度的多种PE和PVC膜在不同孔径、不同划痕损伤程度工况下的水力顶破试验表明，膜的液胀强度随着膜的损伤程度增大而减小，膜的切线变形模量减小，而最大应变并不随之减小；得出不同损伤程度的土工膜液胀强度。在2010年，采用概率分析方法展开对坝面垫层上防渗膜受水力顶胀作用进行风险评价的探索。
2.变形计算与防治措施
基于工程力学、土力学和水力学原理考量防渗膜在结构中的性态及其评价是设计方法的核心内容，尽管我国在这方面研究还不够全面、深入，但也在不断地进步。
在21世纪初，有关专家阐述了高水头面膜堆石坝防渗膜的夹具效应，防渗膜在平均意义上足以适应最多约为坝高1%的坝体位移量，但在周边锚固部位，由于周边基岩或混凝土结构位移量很小，防滲膜随坝体位移在锚固的极小空间内发生相对较大的变形，相当于两个相互靠近的夹具拉伸防渗膜一样，极易产生破坏，即所谓“夹具效应”；在时隔不长的几年后更论述了防渗膜在坝面的变形量应该由防渗膜随坝体位移产生的变形叠加上局部液胀变形的设计概念；防渗膜的温度应力及应力松弛评价研究结果可供工程设计参考。在2010年初，对“夹具效应”的试验论证、原理分析与措施设计的研究持续进展；给出了可同时考量坝面防渗膜随坝体位移产生的变形与局部液胀变形以及坝面防渗膜“夹具效应”的数值计算方法。
三、土工膜防渗施工工艺分析
1. 敷设技术分析
根据以往工程实况可知，土工膜防渗系统敷设需要根据水库大坝工程周边岩土质量环境进行分析，确保地方水土沉降速率等因素不会影响敷设质量，才能为大坝工程体系的使用提供更全面的保障。以长江三峡围堰工程为例，上世纪90年代末层提出了明渠快速建造闭气围堰的施工方案，期间将预埋高强度加筋膜的概念有效落实，不但有效巩固了围堰工程的和周边环境，降低了外界对土工膜的损害，同时凭借高强度加筋措施，更提升了土工膜防渗系统的整体刚性，为大坝防渗工程的构建提供了更完善的维护系统。
2. 拼接技术分析
土工膜防渗系统是由成品膜拼接而成的抗渗系统。从功能性角度出发，此类抗渗系统需要保障其密闭性与整体性，才能避免外界水土环境侵蚀大坝结构体系。从已有的水库工程案例可知，多数地区选用了PVC复合膜现场焊接与粘接的工艺，如此凭借焊接强度与粘接密度，有效增强了接缝的整体性与密闭性，同时凭借材料特性，更具备气候环境适应性的特点，凭借材料韧性与耐腐蚀的特点，更有效降低了外界环境对抗渗工程的侵扰。但在拼接技术落实期间必须确保焊接处与周边膜层厚度一致，避免承载力与弹性变量出现偏差。
3. 锚固技术分析
在锚固技术落实期间，必须从土工膜防渗的密闭性角度分析，确保在锚固期间能够将孔洞进行及时修补，并对整体材料进行加固，才能有效降低弹性变量等系数对工程抗渗性能的影响，也避免了土工膜防渗体系磨损的可能性。
四、土工膜防渗观测技术分析
由于防渗膜的变形量比混凝土大得多等原因，防渗膜原型观测技术进步相对比较滞后，开展防渗膜原型观测的工程为数不多。
1.大应变计的研制
为满足作为柔性材料的防渗膜的较大变形的原型观测需求，上世纪90年代末国内研制了应变量程达15%～20%的大变形应变计及相应的胶接材料，为大坝水库膜防渗结构原型观测提供了相对便利的条件。
2.防渗膜变形观测
从上世纪长江三峡围堰工程中可知，埋设于上游不同高程的土工膜应变计很好的满足了工程基础抗渗性的要求，并从部分土工膜应变计观测数值可知，在夏季汛期前后，部分观测点存在应变陡增的状况，如此变证明了应变检测结果与围堰修筑期间的加载速率有所关联，并且在后续围堰拆除过程中，通过现场勘查也证实了这一观点。
五、结语
土工膜防渗工程体系的有效落实，不但能够为水库大坝等工程构建的抗渗性能得到阶段性提升，以便为整体大坝功能体系的构建提供更加全面的技术保障；同时更能够降低施工对水库周边环境的影响，凭借土工膜材料的耐腐蚀性等优势，为工程可持续化的利用搭建了更长远的平台。故而，在论述中国水库大坝土工膜防渗技术进展期间，必须明确土木膜防渗工程体系的特点与相关资料，确保工程施工质量与技术优势能够被有效察觉并加以利用，才能为后续水库功臣体系的构建提供质量保障。
参考文献：
[1]束一鸣，吴海民，姜晓桢. 中国水库大坝土工膜防渗技术进展[J]. 岩土工程学报，2016，38（s1）：1-9.
[2]申春芳，孔宁宁. 平原水库土工膜防渗技术研究与应用[J]. 工程技术：引文版，2016（12）：00314-00314.
[3]陈光. 水库除险加固方案比较浅析[J]. 河南水利与南水北调，2016（3）：66-67.
[4]易鹏. 反调节水库土工膜防渗工程稳定性分析[J]. 水利建设与管理，2017，37（9）：37-41.