土工膜與土工布接觸側(cè)較實(shí)驗(yàn)前更為光滑

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導(dǎo)讀：土工膜與土工布之間還存在吸力本次試驗(yàn)試樣制備、干燥狀態(tài)下 HDPE 光面土工膜-500g/m 無紡?fù)凉げ迹瑧?yīng)歸功于糙面土工膜，HDPE 糙面土工膜與500g/m2 無紡?fù)凉げ?有很強(qiáng)的應(yīng)變軟化特性。

　　土工膜與土工布接觸側(cè)較實(shí)驗(yàn)前更為光滑。干燥狀態(tài)下剪應(yīng)力減少了 20% ―40% ，潮濕狀態(tài)下剪應(yīng)力減少了 40% ―50% 。位移繼續(xù)增大，剪拉-壓荷重傳感器應(yīng)力減少較少，取剪切位移 Dld =50mm 時(shí)的強(qiáng)度為土工布大位移強(qiáng)度τld 。試驗(yàn)結(jié)束后，土工布沒有發(fā)生破壞，標(biāo)準(zhǔn)砂 HDPE 土工膜數(shù)顯位移計(jì) 與潮濕狀態(tài)下對比，除 50kPa 干燥狀態(tài)與潮濕剛性塊狀態(tài)下峰值強(qiáng)度基本接近外，正應(yīng)力在 100kPa、 300mm 150mm 150kPa 下干燥狀態(tài)時(shí)峰值強(qiáng)度均低于潮濕狀態(tài)，干燥狀態(tài)下峰值強(qiáng)度為潮濕狀態(tài)下 65%、61% ?？赡?圖 1 大尺寸直剪盒示意圖的原因是，除了土工膜與土工布之間的摩擦作用， Fig.1 Schematic diagram of large displacement shear box 由于水分的存在，土工膜與土工布之間還存在吸力本次試驗(yàn)試樣制備、試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)均嚴(yán) 作用，引起界面強(qiáng)度的增加。對于大位移強(qiáng)度，兩格按照 ASTM5321-08[11]進(jìn)行。

　　分別進(jìn)行光面土工種狀態(tài)下具有同樣規(guī)律，即干燥狀態(tài)大位移強(qiáng)度為膜、糙面土工膜與無紡?fù)凉げ迹诟?、濕兩種狀態(tài)，潮濕狀態(tài)下的 74%、64% 。工程力學(xué) 189 60 100 90 50 80 ) ) a a 70 a 40 a P P P P 150kPa k k 60 k k ( / / ( 力 30 力 50 力力應(yīng) 應(yīng) 100kPa 應(yīng) 150kPa 應(yīng) 40 剪 20 剪剪 100kPa 剪 30 50kPa 10 50kPa 20 10 0 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 10 20 30 40 50 60 70 80 位移 (mm) 位移/mm 位移/mm 位移 (mm) 2 干燥狀態(tài)下 HDPE 光面土工膜-500g/m 無紡?fù)凉げ?2 潮濕狀態(tài)下 HDPE 糙面土工膜-500g/m 無紡?fù)凉げ?界面剪應(yīng)力與剪切位移曲線界面剪應(yīng)力與剪切位移曲線 Fig.2 Shear stress vs. displacement in dry condition at smooth Fig.5 Shear stress vs. displacement in wet condition at 2 HDPE geomembrane-geotextile (500g/m ) interface 2 textured HDPE geomembrane-geotextile (500g/m ) interface 60 隨著位移增加迅速增加并達(dá)到大值，定義為初始 50 ) 強(qiáng)度τini ，此時(shí)剪切位移，定義為初始位移Dini 介于 a 40 a P P k k 1.2mm―1.4mm。進(jìn)入強(qiáng)化階段后，需要較大的位 ( / 力 30 150kPa 力應(yīng) 移才能達(dá)到峰值強(qiáng)度τ ，τ 出現(xiàn)的剪切位移 D 在應(yīng) p p p 剪 20 剪 100kPa 30mm 左右，而光面土工膜，其峰值剪切位移小于 10 50kPa 4.34mm 。

　　與τp 比較，軟化階段Dld =50mm 時(shí)，其大 0 位移強(qiáng)度τld 減少了 20%左右。初始強(qiáng)度τini 為τp 的 0 10 20 30 40 50 60 70 80 位移/mm 50%左右。糙面土工膜實(shí)驗(yàn)曲線出現(xiàn)應(yīng)變強(qiáng)化階段，位移 (mm) 2 即出現(xiàn)扁平狀峰值強(qiáng)度，應(yīng)歸功于糙面土工膜對土潮濕狀態(tài)下 HDPE 光面土工膜-500g/m 無紡?fù)凉げ?界面剪應(yīng)力與剪切位移曲線工布的拉扯作用，試驗(yàn)結(jié)束后，觀察到界面間土工 Fig.3 Shear stress vs. displacement in wet condition at 布表面纖維被糙面土工膜拉扯，土工膜未破壞。 smooth HDPE geomembrane-geotextile (500g/m2) interface 潮濕狀態(tài)下，剪切位移曲線無彈性階段，但具 3.2 HDPE 糙面土工膜與500g/m2 無紡?fù)凉げ?有很強(qiáng)的應(yīng)變軟化特性。正應(yīng)力越高，應(yīng)變軟化越圖 4 、圖 5 為干、濕狀態(tài)下糙面土工膜與明顯，大位移強(qiáng)度τld 減少了 40%左右。與光面土工 500 克/m2 無紡?fù)凉げ嫉慕缑婕羟性囼?yàn)曲線。膜對比，需要較大的剪切位移才能出現(xiàn)峰值強(qiáng)度τ ， p 與光面土工膜剪切性能曲線形態(tài)不同，干燥狀峰值位移 Dp 在 5mm―10mm 之間。比較糙面土工態(tài)下 HDPE 糙面土工膜與 500g/m2 無紡?fù)凉げ技羟?膜與無紡?fù)凉げ荚诟稍锖统睗駹顟B(tài)下τ ，干燥狀態(tài) p 性能曲線可劃分為 3 個(gè)階段：彈性階段、應(yīng)變強(qiáng)化下，50kPa、100kPa、150kPa 時(shí)其τ 分別為潮濕狀 p 階段和應(yīng)變軟化階段，見圖 4 。彈性階段，剪應(yīng)力態(tài)下的 91%、89%、76% 。

　　與光面土工膜對比，干 100 燥狀態(tài)下τ 降低的比例不多，說明此時(shí)吸力作用不 p 90 80 如光面土工膜強(qiáng)。糙面土工膜在潮濕狀態(tài)下，界面 ) a 70 a 150kPa 間土工膜對土工布的拉扯和吸力共同作用，但低應(yīng) P P k 60 k / ( 力 50 100kPa 力狀態(tài)下，吸力作用更為不明顯。力應(yīng) 應(yīng) 40 剪剪 30 50kPa 4 討論 20 10 0 根據(jù)莫爾-庫侖強(qiáng)度理論，界面剪切強(qiáng)度可以由 0 10 20 30 40 50 60 70 80 下式表示：位移/mm 位移 (mm) τ = c + σ tanφ 2 圖4 干燥狀態(tài)下 HDPE 糙面土工膜-500g/m 無紡?fù)凉げ?c 通常被稱作粘聚力，σ tanφ 為摩阻力。對于土界面剪應(yīng)力與剪切位移曲線工織物與土工織物之間界面抗剪強(qiáng)度包線更趨近 Fig.4 Shear stress vs. displacement in dry condition at textured HDPE geomembrane-geotextile (500g/m2) interface 于曲線關(guān)系，特別是低應(yīng)力狀態(tài)下。因此，在試驗(yàn) 190 工程力學(xué) 正壓力范圍內(nèi)，c 看作為僅僅與剪應(yīng)力軸相交，定表2 干、濕狀態(tài)HDPE 光面和糙面土工膜-土工布界面實(shí)驗(yàn)剪切強(qiáng)度參數(shù) 義抗剪強(qiáng)度包線的位置，超出此正應(yīng)力范圍的任何 Table 2 Smooth and textured HDPE geomembrane-geotextile 外推均不具有意義[6] 。本文采用線性擬合分析光面 measured interface shear strength parameters in dry and 和糙面土工膜與土工布之間的剪切強(qiáng)度關(guān)系。

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