土工膜防渗原型观测技术

（1）抗渗设计计算

20世纪八、九十年代，水库、土坝防渗加固中坝面铺膜延伸为铺盖的防渗型式采用较多，1993年针对复合土工膜坝面铺盖防渗，从铺盖和透水地基界面的接触冲刷概念出发，导出了极限铺盖长度和渗流量的计算公式，根据薄膜理论建立了复合土工膜在其法向应力作用下的顶破强度计算公式，2001年在考虑坝面防渗膜覆土的基础上持续了相关研究。

20世纪90年代至21世纪初，针对环境工程中低水头防渗膜缺陷渗漏建立了不同透水性垫层的渗漏量计算公式、采用非饱和渗流有限元方法分析防渗膜缺陷渗漏膜后的渗流场可供类似工况的库坝防渗膜渗漏分析借鉴；通过水力顶破试验归纳了不同垫层颗粒空隙尺寸、PE膜厚度与液胀极限荷载之间的关系；不同厚度的多种PE和PVC膜在不同孔径、不同划痕损伤程度工况下的水力顶破试验表明，土工膜厂家：膜的液胀强度随着膜的损伤程度增大而减小，膜的切线变形模量减小，而最大应变并不随之减小；得出不同损伤程度的土工膜液胀强度。在21世纪10年代，采用概率分析方法展开对坝面垫层上防渗膜受水力顶胀作用进行风险评价的探索。

（2）变形计算与设计措施

基于工程力学、土力学和水力学原理考量防渗膜在结构中的性态及其评价是设计方法的核心内容，尽管中国在这方面研究还不够全面、深入，但在不断地进步。20世纪80年代～20世纪90年代，1988年以前对膜防渗土石结构开展了二维有限元数值计算分析；1992年基于液胀原理的建立了坝面防渗膜厚度计算方法，1998年《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225—1998）以折减系数方法给出包括土工膜在内的土工合成材料的设计强度。

在21世纪初，2004年阐述了高水头面膜堆石坝防渗膜的夹具效应，防渗膜在平均意义上足以适应最多约为坝高1%的坝体位移量，但在周边锚固部位，由于周边基岩或混凝土结构位移量很小，土工膜厂家：防渗膜随坝体位移在锚固的极小空间内发生相对较大的变形，相当于两个相互靠近的夹具拉伸防渗膜一样，极易产生破坏，即所谓“夹具效应”；2006年论述了防渗膜在坝面的变形量应该由防渗膜随坝体位移产生的变形叠加上局部液胀变形的设计概念；防渗膜的温度应力及应力松弛评价研究结果可供工程设计参考。在2010s，对“夹具效应”的试验论证、原理分析与措施设计的研究持续进展；给出了可同时考量坝面防渗膜随坝体位移产生的变形与局部液胀变形以及坝面防渗膜“夹具效应”的数值计算方法。

（3）稳定设计计算

水库大坝防渗膜的稳定主要涉及坝面防渗膜的抗滑稳定和库盘防渗膜气液顶托抗浮稳定，主要基于极限平衡原理进行分析。

1988年在文献论述的基础上，建立了坝面防渗膜稳定计算方法；2008年考虑北方寒冷地区冬季水库库面冰层对坡面防渗膜的稳定产生影响，土工膜厂家：设计计算实践中计入了较大冰压力对坡面防渗膜稳定的作用；2010年在垫层料与复合膜间剪切特性试验基础上，以数值计算方法分析探讨了考虑膜垫层的孔隙水压力对复合膜抗滑稳定性的影响；2011年采用三维数值计算方法模拟涉及坝面防渗膜稳定的界面性态，2012年进行了考虑坝面防渗膜界面应变软化特性的稳定研究。