岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (S2): 275-281.doi: 10.16285/j.rsm.2021.1045

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

无纺土工织物过滤黏土的反滤特性试验研究

杜春雪1,徐超1, 2,杨阳1, 2,彭善涛1,张鹏程3   

  1. 1. 同济大学 地下建筑与工程系,上海 200092;2. 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092; 3. 上海勘测设计研究院有限公司,上海 200434
  • 收稿日期:2021-07-10 修回日期:2022-02-17 出版日期:2022-10-10 发布日期:2022-10-03
  • 作者简介:杜春雪,女,1991年生,博士研究生,主要从事土工合成材料及基础加固等方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.42172297)

Experimental study on filter characteristics of nonwoven geotextile filtering clay

DU Chun-xue1, XU Chao1, 2, YANG Yang1, 2, PENG Shan-tao1, ZHANG Peng-cheng3   

  1. 1. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092, China; 3. Shanghai Investigation, Design & Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200434, China
  • Received:2021-07-10 Revised:2022-02-17 Online:2022-10-10 Published:2022-10-03
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(42172297).

摘要: 在土工织物反滤排水工程中,织物滤层在应力、渗流实际工况下的反滤特性是保证工程安全的关键问题。为揭示无纺土工织物过滤黏土的反滤机制,采用自主研制的可施加法向压应力的梯度比渗透仪试验装置测定黏土−无纺土工织物滤层体系的渗透系数kT、各分层土的渗透系数kj、梯度比RG和试验前后土工织物试样的质量变化情况,研究在不同水力梯度、应力水平下无纺土工织物过滤黏土的反滤特性。结果表明:黏土−无纺土工织物滤层体系的渗透系数kT和梯度比RG随着时间的增加而减小,并最终趋于一个稳定值;增大水力梯度可以改善黏土−无纺土工织物滤层的透水性,增加应力水平会降低土工织物滤层的透水性且提高其保土性;渗流作用下,被保护土层表现为靠近无纺土工织物的底层土渗透系数最小,远离无纺土工织物的最上层土的渗透系数最大;堵塞系数与黏土−无纺土工织物滤层体系的渗透系数kT、梯度比RG存在内在的关系,在特定的应力−渗流作用下可能存在一个临界堵塞系数,大于该值时将造成无纺土工织物滤层的反滤失效。

关键词: 土工合成材料, 反滤, 梯度比试验, 黏土, 无纺土工织物

Abstract: Geosynthetics are used in filtration and drainage engineering. The key issues closely related to the safety of the project are the filtration characteristics of the geotextile filter layer under the action of stress and seepage. In order to reveal the mechanism of nonwoven geotextile filtering clay, a self-developed gradient ratio permeameter test device that can apply normal compressive stress is used to determine the permeability coefficient kT of the clay-nonwoven geotextile system, the permeability kj of each layered soil, the gradient ratio RG and the mass change of geotextile before and after the test. The filtration characteristics of the nonwoven geotextile filtering clay under different hydraulic gradients and stress levels are studied. The results show that kT and RG decrease along with time and eventually tend to a stable value. Increasing the hydraulic gradient can improve the water permeability of clay-nonwoven geotextile filter layer. And increasing the stress level will reduce the permeability but improve the soil retention of filter layer. Under the action of seepage, the protected soil layer shows that the permeability coefficient of the bottom soil layer near the nonwoven geotextile is the smallest, while the permeability coefficient of the uppermost soil layer away from the nonwoven geotextile is the largest. The clogging coefficient  has an intrinsic relationship with kT and RG. There may be a critical clogging coefficient under a specific stress-seepage action. If the clogging coefficient is greater than the value, it may cause the failure of the nonwoven geotextile filter layer.

Key words: geosynthetics, filtration, gradient ratio test, clay, nonwoven geotextile

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