[發(fā)明專利]一種膜下排氣盲溝及其設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111054891.5
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113914291B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹雪山;袁俊平;丁國權(quán);邱豪磊;胡有方;吳琦;沈正茂;廖志彬;白鷺;黨仕全
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué);銀川中鐵水務(wù)集團(tuán)有限公司
• 主分類號: E02D3/10
• 分類號: E02D3/10;E02B3/16
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種用于水庫鋪膜防滲工程中的膜下排氣盲溝，盲溝為棋盤式結(jié)構(gòu)，兩條橫向盲溝和兩條縱向盲溝之間圍出矩形土體單元，盲溝中布設(shè)截面為蜂窩煤狀的土工盲管，土工盲管外包土工布，周邊回填碎石，盲溝外包土工布；本申請還公開了上述盲溝的設(shè)計方法，步驟包括確定地下水位設(shè)計埋深，預(yù)估庫區(qū)中部土體單元中需排出的膜下氣體體積量及四周盲溝的排氣能力，確定盲溝間距最小值。本發(fā)明結(jié)合引發(fā)膜下氣脹的機(jī)理，將影響因素定量化，構(gòu)建膜下的排氣量、排氣能力的邏輯機(jī)制，合理確定盲溝最小間距；能夠有效防止出現(xiàn)膜下氣脹、撕裂現(xiàn)象，提升水庫的安全性，降低滲漏、浸沒事故發(fā)生的概率提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐方法，具有廣泛的適用性和推廣價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水庫防滲結(jié)構(gòu)及方法，尤其涉及一種能夠有效避免鋪膜后土工膜發(fā)生氣脹破壞且適用性廣泛的的膜下盲溝及其設(shè)計方法。

背景技術(shù)

平原水庫常采用庫盤鋪膜防滲方案，在實(shí)施過程中常出現(xiàn)土工膜氣脹浮托、脹破等現(xiàn)象。土工膜氣脹破壞不僅加劇了庫水滲漏，還引起庫外農(nóng)田浸沒等嚴(yán)重問題，給工程維護(hù)帶來極大的困難并大大增加了工程運(yùn)行成本。如山東省淄博市新城水庫全庫鋪塑約1.0km2，因氣脹破壞導(dǎo)致嚴(yán)重滲漏。1998年建成使用的濟(jì)南市玉清湖水庫北店子沉砂池，其壩坡鋪設(shè)了復(fù)合土工膜。該工程壩前10m范圍內(nèi)曾出現(xiàn)嚴(yán)重的、連鎖的氣爆現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致了壩后浸沒事故。

但也有一些采用庫盤鋪膜防滲的水庫，其土工膜未見明顯破壞現(xiàn)象，防滲系統(tǒng)運(yùn)行良好，如山東德州大屯水庫采取膜下排氣和膜上覆載的工程措施來減小和平衡膜下氣壓，庫盤、壩坡復(fù)合土工膜下的排水排氣盲溝間距為75.0m，壩坡盲溝與庫盤盲溝連接，沿坡向從圍壩壩腳齒墻通至防浪墻。庫盤膜上覆土壓重厚度不小于0.9m，取土邊界線至圍壩上游壩腳覆土壓重厚度不小于1.2m。從大屯水庫截止目前的運(yùn)行情況來看，水庫未見氣脹破壞現(xiàn)象；水庫防滲效果良好，平均滲漏量較小，約為0.6萬m3/d，沒有發(fā)現(xiàn)水庫圍壩下游和截滲溝滲水出逸點(diǎn)，無浸沒壩后農(nóng)田的現(xiàn)象，引洮供水楊家灣調(diào)蓄水庫也參考了上述經(jīng)驗(yàn)，采用加密排氣排水管間距，較好地解決庫盤的排氣排水問題。但上述水庫的盲溝設(shè)置多是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，缺乏規(guī)范的理論依據(jù)，對于不同規(guī)模和特點(diǎn)的水庫，不具備廣泛的適用性。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種能夠有效避免鋪膜后土工膜發(fā)生氣脹破壞且適用性廣泛的膜下排氣盲溝及其設(shè)計方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的膜下排氣盲溝用于水庫鋪膜防滲工程中的排氣，所述盲溝為棋盤式結(jié)構(gòu)，由每兩條橫向盲溝和每兩條縱向盲溝之間圍出邊長相等的矩形土體單元。盲溝中布設(shè)一條直徑不小于100mm的土工盲管，截面為蜂窩煤狀；所述土工盲管外包土工布，周邊回填碎石，所述盲溝外包一層土工布。盲溝截面尺寸為建基面下盲溝深度h，寬度b，盲溝截面面積A為b·h，所述深度h和寬度b均不小于30cm；

本發(fā)明所述的膜下排氣盲溝設(shè)計方法包括如下步驟：

(1)根據(jù)地下水位確定設(shè)計埋深H；

(2)計算水庫中部膜下土體單元的需要排出膜下氣體體積量Q_a；

(3)計算水庫中部膜下土體單元的四周盲溝的排氣能力Q_ak；

(4)根據(jù)水庫中部膜下需要排出的膜下氣體體積量Q_a不大于盲溝排氣能力Q_ak確定最小盲溝間距；所述盲溝間距為相鄰兩盲溝的中心距離；

(5)確定盲溝材料結(jié)構(gòu)和空隙體積率的設(shè)計指標(biāo)。

所述步驟(2)中，水庫中部膜下土體單元的需要排出膜下氣體體積量按下式預(yù)估：