塑料排水板滤膜垂直渗透系数试验及计算方法探讨

钱丽英,李 婷

(1.浙江省交通规划设计研究院,杭州 310006；2.浙江浙交检测有限公司,杭州 310015)

塑料排水板滤膜垂直渗透系数试验及计算方法探讨

钱丽英1,李 婷2

(1.浙江省交通规划设计研究院,杭州 310006；2.浙江浙交检测有限公司,杭州 310015)

通过对现行规范的分析比较，以同一个样品的五个试样为例，对塑料排水板滤膜垂直渗透系数的检测和计算方法进行讨论和试验研究。渗透试验中滤膜厚度采用2kPa压力下测量的厚度，用三种计算方法计算渗透系数结果表明：所有试样的渗透系数平均值小于所有过原点线性段渗透系数平均值，也小于所有线性段渗透系数平均值。从最不利条件考虑，建议选取所有试样的渗透系数平均值计算法较为合理。

塑料排水板;滤膜垂直渗透系数;滤膜厚度;计算方法

1 综 述

浙江省软土地基发育，塑料排水板在地基处理中应用较多。塑料排水板是排水固结法进行地基土处理的良好垂直通道，它改变了土层中自由水的渗出途径，滤膜渗透系数直接影响排水速度。滤膜垂直渗透系数是评定塑料排水板产品质量的主要参数之一，对其进行正确检测和计算，对保证合格产品在工程中得到使用以及确保地基处理达到理想效果具有重要意义。

2 对现行检测规范标准的理解

目前，我国涉及塑料排水板滤膜垂直渗透系数检测方法或评定的规范及标准如表1所列。

塑料排水板质量评定标准所要求的性能指标包括复合体抗拉强度与延伸率、滤膜抗拉强度与延伸率、滤膜垂直渗透系数、滤膜等效孔径、纵向通水量等。水利部颁发的《土工合成材料测试规程》SL/T 235-1999对塑料排水板滤膜渗透系数规定了较为详细的试验步骤和计算方法，但试验方法中没有明确样品厚度的检测方法, 即取哪级压力下的厚度，计算方法中规定取试样渗透流速和水力梯度关系曲线线性范围的平均渗透系数和全部试样的平均渗透系数，对如何确定曲线的线性范围没有明确的规定。因此讨论研究样品厚度测定方法和渗透系数的计算方法显得非常重要。

3 滤膜厚度测定方法

在上述相关规范中，对滤膜厚度检测有明确的方法，《公路工程土工合成材料试验规程》JTG/T E50-2006中将2.0kPa压力下的滤膜厚度称为常规厚度，计算渗透系数时该采用哪级压力下的厚度没有规定。土工布厚度测量方法明确规定在加压条件下进行检测。但是，在检测滤膜渗透系数时，渗透水通过的滤膜是在层流水作用状态下。根据达西定律，Q=KFh/L，式中Q为单位时间渗流量，F为过水断面，h为总水头损失，L为渗流路径长度，I=h/L为水力坡度，K为渗流系数，水在单位时间内通过滤膜的渗流量与渗流路径长度成反比，与过水断面面积和总水头损失成正比。因此滤膜厚度即渗流路径长度直接影响渗透系数的大小。通过近几年来对不同厂家送检产品的检测，按照《土工合成材料测试规程》SL/T 235-1999和土工合成材料试验规程JTG/T E50-2006，建议渗透试验滤膜厚度采用2kPa压力下的厚度，这样使滤膜渗透试验和上述规程中有关厚度试验常规厚度相一致。

4 计算方法的讨论

在上述相关规范中，《土工合成材料测试规程》SL/T 235-1999对塑料排水板滤膜渗透系数规定了较为详细的计算方法，规定通过绘制渗透流速和水力梯度的关系曲线，取其线性范围内的试验结果，计算不同水头平均渗透系数及全部试样的平均渗透系数。通过对近5年来所检测塑料排水板滤膜渗透系数检测原始数据的计算和统计，试验所得渗透流速和水力梯度关系曲线在层流状态是过原点的曲线。本文以同一个样品的五个试样为例，采用《土工合成材料测试规程》SL/T 235-1999规定的方法计算了不同水头下的线性段平均渗透系数和全部试样的平均渗透系数，也计算了不同水头下过原点的线性段平均渗透系数，同时进行了对比，认为所有点的平均渗透系数，过原点线性段点的平均渗透系数，不同水头下线性段点的平均渗透系数，三种计算方法计算结果非常接近，相差很小，详见表2～6，图1～5。

表2 某塑料排水板渗透系数测试计算方法对比(第一块试样)

过原点线性段 不同水头下线性段图1 第一块试样流速和水力梯度关系曲线

表3某塑料排水板渗透系数测试计算方法对比(第二块试样)

编号时间(s)水头差(cm)水流速度(cm/s)平均流速(cm/s)水力梯度渗透水量(cm3)渗透系数K(cm/s)平均渗透系数K(cm/s)过原点线性段渗透系数K(cm/s)不同水头下线性段渗透系数K(cm/s)123451054105910841056108106910571071071103440536033528545015611554144014681348138111981183169417341558145413651190171464295714531745247143780780740735690700600600860850000242000255000257000263000240000251000258000258

表4某塑料排水板渗透系数测试计算方法对比(第三块试样)

编号时间(s)水头差(cm)水流速度(cm/s)平均流速(cm/s)水力梯度渗透水量(cm3)渗透系数K(cm/s)平均渗透系数K(cm/s)过原点线性段渗透系数K(cm/s)不同水头下线性段渗透系数平均值K(cm/s)123410621057106710591055107106510552402202101801589157714331414130012911129114015831424129611343810349233332857800790725710650655570570000416000408000389000397000402000407000402

表5某塑料排水板渗透系数测试计算方法对比(第四块试样)

编号时间(s)水头差(cm)水流速度(cm/s)平均流速(cm/s)水力梯度渗透水量(cm3)渗透系数K(cm/s)平均渗透系数K(cm/s)过原点线性段渗透系数K(cm/s)不同水头下线性段渗透系数平均值K(cm/s)12345106910521064105710641071105810841057106251047042038032016081624154715671467146813561343119811921616155714671349119580957460666760325079815810780785740745680690600600000200000209000220000224000235000218000226000226

表6某塑料排水板渗透系数测试计算方法对比(第五块试样)

编号时间(s)水头差(cm)水流速度(cm/s)平均流速(cm/s)水力梯度渗透水量(cm3)渗透系数K(cm/s)平均渗透系数K(cm/s)过原点线性段渗透系数K(cm/s)不同水头下线性段渗透系数K(cm/s)123451064106310610741061051105910441061105546544041038533517451727161216011483147513251314115311401736160714791319114773816984650861115317880870810815745735665650580570000235000231000227000226000216000227000225000233

表7不同计算方法渗透系数汇总

所有水头下的渗透系数平均值cm/s过原点线性段渗透系数平均值cm/s不同水头下线性段渗透系数平均值cm/s000247000251000252

5 结论与建议

(1)三种计算方法计算结果有差异。所有试样的渗透系数平均值是所有过原点线性段渗透系数平均值的98.4%，是所有线性段渗透系数平均值98.0%。

(2)从最不利条件考虑，建议选取所有试样的渗透系数平均值作为该样品的渗透系数计算法较为合理。

(3) 建议渗透试验中滤膜厚度采用2kPa压力下的厚度，与《土工合成材料测试规程》 SL/T 235-1999及《公路工程土工合成材料试验规程》 JTG/T E50-2006中有关厚度试验常规厚度相一致。

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DiscussiononTestandCalculationMethodforVerticalPenetrationFactorofPlasticDrainFilterMembrane

QIAN Li-ying1,LI Ting2

(1.Zhejiang Provincial Planning Design and Research Institute of Communications, Hangzhou 310006,China; 2.Zhejiang Zhejiao Test Company Ltd. ,Hangzhou 310015, China)

By comparing current specifications and taking 5 samples of the same plastic drain, the test and calculation methods for the thickness and penetration factor of plastic drain filter membrane is researched and discussed. The thickness of the filter membrane is measured under and 2kPa pressure. The penetration factor of plastic drain filter membrane is calculated with three methods. The calculated results are shown that the average value of all penetration factors is less than the average value of ones passing the original point and also less than the average value of ones of lineal section. Considering the worst condition, the average value of all penetration factors is suggested.

plastic drain;vertical penetration factor of filter membrane;filter membrane thickness; calculation method

TU411.4

A

10.3969/j.issn.1671-234X.2017.03.002

1671-234X(2017)03-0007-06

2017-09-20

钱丽英(1966-)，女，浙江绍兴人，高级工程师，硕士，E-mail：qianliying66@sina.com。