[发明专利]一种膜下排气盲沟及其设计方法

说明书

本发明公开了一种用于水库铺膜防渗工程中的膜下排气盲沟，盲沟为棋盘式结构，两条横向盲沟和两条纵向盲沟之间围出矩形土体单元，盲沟中布设截面为蜂窝煤状的土工盲管，土工盲管外包土工布，周边回填碎石，盲沟外包土工布；本申请还公开了上述盲沟的设计方法，步骤包括确定地下水位设计埋深，预估库区中部土体单元中需排出的膜下气体体积量及四周盲沟的排气能力，确定盲沟间距最小值。本发明结合引发膜下气胀的机理，将影响因素定量化，构建膜下的排气量、排气能力的逻辑机制，合理确定盲沟最小间距；能够有效防止出现膜下气胀、撕裂现象，提升水库的安全性，降低渗漏、浸没事故发生的概率提供了理论基础和实践方法，具有广泛的适用性和推广价值。

技术领域

本发明涉及水库防渗结构及方法，尤其涉及一种能够有效避免铺膜后土工膜发生气胀破坏且适用性广泛的的膜下盲沟及其设计方法。

背景技术

平原水库常采用库盘铺膜防渗方案，在实施过程中常出现土工膜气胀浮托、胀破等现象。土工膜气胀破坏不仅加剧了库水渗漏，还引起库外农田浸没等严重问题，给工程维护带来极大的困难并大大增加了工程运行成本。如山东省淄博市新城水库全库铺塑约1.0km2，因气胀破坏导致严重渗漏。1998年建成使用的济南市玉清湖水库北店子沉砂池，其坝坡铺设了复合土工膜。该工程坝前10m范围内曾出现严重的、连锁的气爆现象，进而导致了坝后浸没事故。

但也有一些采用库盘铺膜防渗的水库，其土工膜未见明显破坏现象，防渗系统运行良好，如山东德州大屯水库采取膜下排气和膜上覆载的工程措施来减小和平衡膜下气压，库盘、坝坡复合土工膜下的排水排气盲沟间距为75.0m，坝坡盲沟与库盘盲沟连接，沿坡向从围坝坝脚齿墙通至防浪墙。库盘膜上覆土压重厚度不小于0.9m，取土边界线至围坝上游坝脚覆土压重厚度不小于1.2m。从大屯水库截止目前的运行情况来看，水库未见气胀破坏现象；水库防渗效果良好，平均渗漏量较小，约为0.6万m3/d，没有发现水库围坝下游和截渗沟渗水出逸点，无浸没坝后农田的现象，引洮供水杨家湾调蓄水库也参考了上述经验，采用加密排气排水管间距，较好地解决库盘的排气排水问题。但上述水库的盲沟设置多是根据经验确定，缺乏规范的理论依据，对于不同规模和特点的水库，不具备广泛的适用性。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够有效避免铺膜后土工膜发生气胀破坏且适用性广泛的膜下排气盲沟及其设计方法。

技术方案：本发明所述的膜下排气盲沟用于水库铺膜防渗工程中的排气，所述盲沟为棋盘式结构，由每两条横向盲沟和每两条纵向盲沟之间围出边长相等的矩形土体单元。盲沟中布设一条直径不小于100mm的土工盲管，截面为蜂窝煤状；所述土工盲管外包土工布，周边回填碎石，所述盲沟外包一层土工布。盲沟截面尺寸为建基面下盲沟深度h，宽度b，盲沟截面面积A为b·h，所述深度h和宽度b均不小于30cm；

本发明所述的膜下排气盲沟设计方法包括如下步骤：

(1)根据地下水位确定设计埋深H；

(2)计算水库中部膜下土体单元的需要排出膜下气体体积量Q_a；

(3)计算水库中部膜下土体单元的四周盲沟的排气能力Q_ak；

(4)根据水库中部膜下需要排出的膜下气体体积量Q_a不大于盲沟排气能力Q_ak确定最小盲沟间距；所述盲沟间距为相邻两盲沟的中心距离；

(5)确定盲沟材料结构和空隙体积率的设计指标。

所述步骤(2)中，水库中部膜下土体单元的需要排出膜下气体体积量按下式预估：