[发明专利]一种用于水库土工膜防渗的盲沟排气优化方法

说明书

本发明公开了一种用于水库土工膜防渗的盲沟排气优化方法，首先铺设盲沟排气系统，该盲沟排气系统包括位于水库库底的土工膜下方的棋盘式盲沟，以及由盲沟分割成的多个土体单元。本发明通过盲沟排气系统进行排气时，考虑到气阻平衡性，即使气体由土体单元向盲沟的排气过程1与气体通过盲沟向大气的排气过程2中的气体重量相同，排气时间相同，且土工膜下气压≦气压临界值。本发明不仅保证了土工膜下气体排出的流畅性，减小了土工膜下气阻，进而减小了土工膜下气体压力，还保证土工膜下气压不超过临界值，解决了目前水库地下水位上升导致土工膜下气胀，以及平原水库水平方向排气路径过长导致排气困难的问题。

技术领域

本发明涉及盲沟排气系统及排气方法，尤其涉及一种用于水库土工膜防渗的盲沟排气优化方法。

背景技术

盲沟是场地地表以下设置的流体排泄通道，为充填碎、砾石及其它粗粒材料并铺以反滤层、透水管的排、截地下水气流体的暗沟。

当水库库址分布地层为厚度大、透水性较强的粉砂、砂性土或砾石土地层，而缺乏有效隔水层时，目前普遍通过采用库底土工膜防渗来解决场地地层的渗漏问题，但是出现了以下问题：如山东省淄博市新城水库采用了0.3mm的厚聚乙烯PE土工膜防渗方案，运营过程中的库水位下降速度1.0～1.5cm/日，截渗沟内水位受库水位影响而变化，表明水库仍有渗漏。

当地下水位相对较深，库底土工膜下存在大量孔隙气体；如地下水位上升，可引起土工膜下气体聚集；但平原水库平面尺寸大，水平向排气路径长度太大，导致排气困难。因此目前土工膜防渗方案的水库渗漏原因多为土工膜下气胀引发。而膜下气胀的影响因素主要是水库水位下降及地下水位上升。土工膜下设置盲沟时，应考虑盲沟结构渗气性和排气效果，而盲沟的气阻与盲沟的排气效果有紧密联系。

因此，用于土工膜防渗的盲沟排气方法如何优化，进而规避盲沟设计中出现的问题，从而减小工程运营维护的风险，成为亟需解决的技术问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术中，地下水位上升导致土工膜下气体聚集，引起土工膜下气胀，以及平原水库水平方向排气路径过长导致排气困难的缺陷，本发明提出一种用于水库土工膜防渗的盲沟排气优化方法，通过调整土工膜下气体压力，不仅保证了整个系统中气体排出的流畅性，还保证土工膜下气压不超过临界值，解决了库区场地地层的渗漏问题。

技术方案：本发明用于水库土工膜防渗的盲沟排气优化方法在实施时，首先铺设盲沟排气系统；该盲沟排气系统包括位于水库库底的土工膜下方的棋盘式盲沟，以及由盲沟分割成的多个土体单元。本发明通过盲沟排气系统进行排气时，考虑到气阻平衡性，即盲沟排气系统中的气体由土体单元向盲沟的排气过程1与气体通过盲沟向大气的排气过程2中的气体重量相同，排气时间相同，且土工膜下气压≦气压临界值。

排气过程1包含步骤(1)～(3)；排气过程2包含步骤(4)～(6)；具体步骤如下：

(1)根据水库的中心处的盲沟间距、地下水位设计埋深、土体孔隙比、气体饱和度求得排气过程1中的排气体积量V₁；

V₁＝[(1-S_r)*H*S²*e]/2 (1)

其中：e为土工膜下土体平均孔隙比；S_r为气体饱和度；S为盲沟间距；H为地下水位设计埋深；

(2)设定土工膜下气压临界值为p_t，且p_t≦土工膜上压力荷载；同时设定水库的中心处的土体单元与盲沟的气压差为Δp₁；由式(2)得出土体单元与盲沟之间的平均气压p₁；由式(3)得出土体单元内的气体密度ρ_p1；由式(4)得出气体重度γ_p1；由式(5)得出由水库的中心处的土体单元向盲沟排出的气体重量Q₁：