防滲膜對於滲流通道的影響及分析
(1)有無鋪膜的影響。鋪膜後,膜前的浸潤線略微上升,而膜後浸潤線明顯降低,同時膜底部等水頭線變得密集,膜後水頭大幅下降。水力梯度的分布也發生顯著變化,鋪膜前,在砂壤土和粘土層交界處存在細長的高水力梯度區域,而鋪膜後堤體內水力梯度變小,而在膜底處水力梯度明顯變大,說明由於膜的存在使得水流改變了流動路徑,從膜底處集中繞滲,即防滲膜具有顯著的防滲效果。
除膜底小部分區域外,其他區域的水力梯度處在允許水力梯度範圍內,而膜底部處於整個工程的下層,且範圍很小,故不會發生滲透破壞。
(2)膜鋪深的影響。當膜底離粘土層0.5m時,相比於膜底插入粘土層,膜後的浸潤線提升,水頭明顯升高,膜底部的等水頭線變疏,表明垂直防滲膜的防滲效果大幅度下降。可見,當地層中存在粘土層等天然防滲層時,膜底是否插入粘土層對於防滲膜的防滲效果具有非常大的影響,膜底插入粘土層時,形成封閉的防滲屏障,防滲效果比膜底未插入粘土層時顯著提升。而當膜底未插入粘土層時,防滲膜與粘土層中間存在一層透水薄層,水流繞滲時形成相對強滲流通道,當膜底離粘土層越來越遠,透水層厚度增大,滲流作用增強,防滲膜防滲效果將隨之減弱。
當防滲膜底部未鋪至粘土層內時,相比於完整鋪膜情況,在接近膜底處的區域內水力梯度上升,而在粘土層內水力梯度減小;而相比於無鋪膜情況,膜底靠前處粘土層水力梯度上升,膜後則下降,說明膜前發生水流集中,而膜後由於水流路徑改變,更多的水流向上運動,緩解了土層交界處的滲流集中,這對堤防的滲透穩定仍是有益的。此外,各地層(除膜底小部分區域)水力梯度仍小於允許水力梯度,故在膜底未鋪至粘土層時,一般情況下也並不會發生滲流破壞,但垂直鋪膜的防滲效果將顯著降低。
(3)膜破損的影響。當膜發生破損時,產生新的滲流通道,引起滲流場的重新分布,膜後浸潤線明顯提升,水頭也大幅增加,尤以破損處水頭抬升最為明顯。垂直防滲膜的防滲效果顯著降低。膜破損處前後水力梯度明顯上升,而其他區域的水力梯度下降,說明水流集中從破損處通過,但滲流集中造成梯度增大的影響範圍不廣,當堤體提供較長的滲透路徑時,對堤防穩定性不會造成影響。此外其他各地層水力梯度降低,小於允許水力梯度,因此在膜發生破損時,並不會發生滲流破壞。
