[水利标准]-SLT 225-98 水利水电工程土工合成材料 应用技术规范.pdf
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1、中华人民共和国行业标准 水利水电工程土工合成材料 应用技术规范 S t a n d a r d f o r , a p p l i c a t i o n s o f g e o s y n t h e t i c s i n h y d r a u l i c a n d h y d r o - p o w e r e n g i n e e r i n g S L / T 2 2 5 -9 8 主编单位: 华北水利水电学院北京研究生部 批准部门: 中华 人 民 共 和 国 水 利 部 施行 日 期: 1 9 9 8 年 1 1 月 1 5 日 中华人民共和国水利部 关于批准发布 水利水电工
2、程土工合成材料 应用技术规范) S L / T 2 2 5 -9 8 的通知 水国科 1 9 9 8 1 4 8 2 号 根据水利部水利水电技米标准制定、 修订计划, 由水利部国际合 作与科技司主特, 以华北水利水电学院北京研究生部为主编单位制 定的 水利水电工程土工合成材并应用技术规范 , 经审查批准为推 荐性的水利行业标准, 并予以发布。标准的名称和编号为: 水利水电工程土工合成材并应用技术规范) S L / T 2 2 5 -9 8 本标准自1 9 9 8 年 1 1 月1 5日 起实施。 在实施过程中各单位应注 意总结经脸。 本规范由水利部国际合作与科技司负责解释。 标准文本由中国水利
3、水电出版社出版发行。 一九九八年+一月十日 前言 本规范是根据水利部水利水电 技术标准制定、 修订计划进行编写的。 本规范内容包括: 用土工合成材料作反it、 排水体、 防渗、 护岸、 防冲, 和土体加筋与加固的设计方 法, 以及施工技术要点。 在编制过程中, 编制组进行了广泛的调查研究, 认真总结了我国有关领域的工程实践经验, 并参考 了有关国家标准、 行业标准和国外先进经验; 在听取了国内众多专家意见的基础上, 经过认真修改, 完成 了本规范。 希望各单位在采用本标准的过程中, 不断积累资料, 总结经验, 对需要修正和补充之处, 请函 告主编 单位。 本规范主持部门: 水利部国际合作与科技
4、司 本规范主幼单位: 华北水利水电学院北京研究生部 本规范公编单位: 中国土工合成材料工程协会 铁道部科学研究院 太扭; i 幸耳妃盆人: 王正宏杨灿文王育人 彭一江 窦宝松 1 总则 1 . 0 . 1 为使水利水电 工程采用土工合成材料技术先进, 安全可靠, 经济合理, 保证质量, 特制定本规范。 1 . 0 . 2 本规范适用于水利水电工程的以下分部工程: 滤层、 排水、 防渗、 防护以及土体加筋。以设计为 主, 兼述施工。 1 . 0 . 3 应用土工合成材料进行设计与施工时, 除应符合本规范外, 尚应符合国家现行的其他有关规范 及标准的规定。 2 术语、 符号 2 . 1 术语 2
5、. 1 . 1 土工合成材料。岩土工程应用的合成材料产品的总称。 2 . 1 . 2 土工织物。透水性土工合成材料。按制造方法不同, 分为织造土工织物和非织造土工织物。 2 . 1 . 3 织造土工织物。由 单丝或多丝织成的, 或由 薄膜形成的扁丝编织成的布状卷材。 2 . 1 . 4 非织造土工织物。由 短纤维或喷丝长纤维按随机排列制成的絮垫, 经机械缠合( 针束 ) , 或热粘, 或化学粘合而成的布状卷材。 2 . 1 . 5 土工模袋。 由 双层化纤织物( 织造型) 制成连续的不同间 距( 厚度) 的平面袋状结构材料。 其中充 城混凝土或水泥砂桨, 凝结后形成板状护块。 2 . 1 .
6、6 土工膜。由聚合物或沥青制成的一种相对不透水卷材。 前者在工厂采用吹塑, 压延或涂敷法制 造, 后者在现场或厂内以喷涂或浸演法形成。 2 . 1 . 7 土工格栅。 聚合物片材经冲孔和单向或双向 拉伸, 形成具有条格形或长方形格栅状的 抗拉材料。 2 . 1 . 8 土工网。 由聚合物经挤塑成网, 或由粗股条编织, 或由 合成树脂压制成的具有较大孔眼和一定刚 度的平面结构网状材料。 2 . 1 . , 土工带。经挤压拉伸, 或再加筋材复合制成的条带抗拉材料。 2 . 1 . 1 0 三维植被土工网。 由 聚合物经热挤出、 拉伸等工序制成的三维立体网 状结构。 其底部为高模量 墓础层, 上班起
7、泡膨松网包, 包内 坟沃土和草籽, 供植物生长。 2 . 1 . 1 1 塑料排水带。 由 不同凹凸 截面形状并形成连续排水槽的带状芯材, 外包非织造土工织物构成的 排水材料. 2 . 1 . 1 2 土工复合材料。由 两种或两种以上土工合成制品经复合或组合而成的材料。 如土工膜与土工 织物经加热滚 压而成为各种复合土工膜。 2 . 1 . 1 3 等效孔径。 织物的 表观最大孔径。 2 . 1 . 1 4梯 度 比 ( G R ) 水 流 垂 直 通 过 土 工 织 物 和 2 5 m m 厚 土 层 的 水 力 梯 度 与 通 过 上 极 5 0 m m 厚 土 层 的 水力梯度的比值。
8、2 . 2 符号 A , a 面积 B-宽度 2 2 粘聚力 C . 不均匀系数 c . 固结系数 D, d - 粒径 e 偏心距 F s 安全系数 了 摩擦系数 9 重力加速度 月高度 J , i 水力梯度 K 土压力系数 k - 渗透系数 L 长度 M弯矩 m , 体积压缩系数 N, , 数目, 系数 N - N , 承载力因数 o s s等效孔径 P , 主动土压力 尸 , 被动土压力 Q流量 如极限承载力 R 半径 s 秒 T 抗拉强度 T , 容许抗拉强度 t 时间 U 固结度 v 速度 W重量 二含水率 .v 力竹 z -深度 a , Q 角度、 系数 Y 容重 S -厚度 应变
9、B 导水率、 系数 , 法向应力 : 剪应力、 剪切力 尹 一 一摩擦角 G透水率 3 材料及其性能测试 3 . 1 一 般规 定 3 . 1 . 1 土工合成材料产品的原材料主要有聚丙烯( P P ) , 聚乙烯( P E ) , 聚酷( P E R ) , 聚酞胺( P A ) , 高密 度聚乙 烯( H D P E ) 和聚抓乙 烯( P V C ) 等。 3 . 1 . 2 土工合成材料包括下列土工织物、 土工膜、 土工特种材料和土工复合材料四大类。 织造型 ( 圆扁丝之分) 编织 平织 针织 了1.vlesl 非织造型 ( 长短纤之分) 针刺 热粘 胶粘 了IJI 一咬一、 物 织
10、工 土 土工膜有材质、 厚薄之分及吹塑、 压延、 涂敷及膜面加糙的不同 土工特种材料 土工复合材料 ft 2 6A kB . S ,t 2 #$ , 2 W7 . Z Ta 3 )JC 暮 霭 靡 繁 - 1 5 黑 馨 飞 黯累 策 昆 水 材 料 等 3 . 2 性能指标及其测试 3 . 2 . 1 土工合成材料指标包括其本身的 特性指标和与土相互作用指标( 性能指标) 。 后者为与土共同作 用时的反应, 应模拟实际工作条件, 由 试验测定。 3 . 2 . 2 指标测定试验包括以下主要项目: 1 物理性指标。单位面积质量、 厚度、 等效孔径( E O S ) ( 及其与压力的关系) 等。
11、 2 力学性指标。 拉伸强度、 撕裂强度、 握持强度、 顶破强度、 胀破强度、 材料与土相互作用的 摩擦强 度等. 3 水力学指标. 垂直渗透系数( 或透水率) 、 平面渗透系数( 或导水率) 、 梯度比( G R ) 等。 4 耐久性。抗老化性、 抗化学腐蚀性。 3 . 2 . 3 根据工程具体需要, 选择材料的测试项目 。测试方法应符合有关标准。 3 . 2 . 4 确定设计指标时, 应考虑环境变化对参数的影响。 例如非织造土工织物受压而变薄, 等效孔径、 渗透性相应降低。 3 . 2 . 5 测得的极限抗拉强度T用于设计时, 应按式( 3 . 2 . 5 ) 予以折减; 具体可按表3 .
12、 2 . 5 的规定取值。 T. = 1 F ID F C , C8 4 妻C . 2 8 C 4 1 0 . 5 c 8 / c . 5 0 % 有纺织物 无纺织物 O s s 簇0 . 3 mm 1 11 . 8 注 预计所埋土工织物连同其下土较可能移动时, , 值应采用。 . 5 土的不均匀系数C , 应按式( 4 . 2 . 2 -2 ) 计算: c 二 d s o 口1 0 ( 4 . 2 . 2 一2 ) 式中 成 。 、 试 。 土中 小于各该粒径的土质量分别占 总土质量的6 0 % 和1 0 %. 4 . 2 . 3 土工织物透水性应符合以下条件: 1 被保护土级配良 好, 水
13、力梯度低和预计不致发生淤堵( 净砂、 中粗砂等) 时: k , k , 2 排水失效导致土结构破坏, 修理费用高, 水力梯度高, 流态复杂时: k , )1 0 k , 式中 kk , 土工织物、 被保护土的渗透系数, c m / s e 4 . 2 . 4 土工织物防 堵性要求其孔径应符合以下条件: 1 被保护土级配良 好, 水力梯度低, 流态稳定, 修理费用小及不发生淤堵时: w$ 势3 d , 5 式中 叭 。 被保护土的特征粒径, 即土中小于该粒径的上质量占总土质量的1 5 纬, m m. 其余符号见本规范式( 4 . 2 . 2 -1 ) , 2 被保护土易管涌, 具有分散性, 水力
14、梯度高, 流态复杂, 修理费用大时: ( 1 ) 被保护土的渗透系数k , -1 0 - S c m / s 时: GRG3 ( 4 . 2 . 3 - 1 ) ( 4 . 2 . 3 -2 ) ( 4 . 2 . 4 一1 ) ( 4 . 2 . 4 - 2 ) 式中 G R 梯度比, 试验方法见有关规程。 ( 2 ) 被保护土的渗透系数k , -F A ( 4 . 3 . 3 一3 ) 式中 氏 土工织物导水率, c m / s ; 民 排水所需导水率, c m Z / s ; S 土工织物厚度, c m; 9 单宽流量, c m / s ; k 4 土工织物的平面渗透系数, c m /
15、s ; 土工织物两端的水力梯度。 3 不符合1 , 2 要求时, 可采用其他复合排水材料。 4 . 3 . 4 在坡面上铺土工织物应进行抗滑稳定分析, 安全系数应符合有关规范要求。 4 . 3 . 5 表面防护结构。为确保反滤、 排水系统始终保持正常工作, 应作表面防护和织物固定措施。 1 土工织物下面为粗料, 为防织物被刺破, 应先铺厚度为1 0 c m的砂砾料, 平整后再铺织物。 2 土工织物上应设砂砾料保护层。 3 坡顶和坡趾应将土工织物埋人锚固沟, 沟深应不小于 3 0 c m, 如图4 . 3 . 5 -1 所示; 在河岸坡脚 处, 为了防冲, 应将土工织物延长回折, 做成压枕, 如
16、图4 . 3 . 5 -2 所示, 压枕应达冲刷线以下。 2 m 图4 . 3 . 5 一1 土工织物坡顶埋固 1 -保护层r 2 一土工织物. 3 一土坡 图4 . 3 . 5 一2 坡趾防冲结构 1 一保护层; 2 一土工织物0一土坡 4 . 4 坝内竖式排水体设计 4 . 4 . 1 均质土坝采用竖式排水体时, 可以 是向 上游或下游倾斜的形式, 底部连接水平排水垫层将渗水 导至坝外。 排水垫层的位置和尺寸应符合有关规范的要求。 4 . 4 . 2 校核土工织物的反滤准则。 应按本规范4 . 2 要求进行。 4 . 4 . 3 来水量估算。 坝内竖式排水体的示意如图4 . 4 . 3 所
17、示。 来水量可借流网估算。 土工织物排水体 的流量自 上而下逐渐增多, 应分段估算所需排走的流量。 图4 . 4 . 3 坝内排水示意图 1 一水面i 2 一心墙 3 -竖式排水1 4 一水平排水 4 . 4 . 4 校核土工织物平面导水能力。应按本规范式( 4 . 3 . 3 -1 ) 和式( 4 . 3 . 3 -2 ) 沿排水体自上而下, 逐 段计算导水率0 . 和8 - I 式( 4 . 3 . 3 -2 ) 中的水力梯度i 应按式( 4 . 4 .4 一1 ) 计算 s i n g( 4 . 4 . 4 - 1 ) 式中 R 竖向排水体的倾角。 2 逐段验算应满足0 . F , B
18、. , 否则应更换较厚织物, 或采用其他复合排水材料. 4 . 4 . 5 下游水平排水垫层计算。 验算垫层导水能力的计算应按本规范4 . 4 . 2 条和4 . 4 . 3 条规定进行。 排水量应为竖向排水底部最大流量和来自 地基进人水平垫层的流量之和。 来自 地基的流量应按有关规 范估算。 4 . 5 施 工 要 点 4 . 5 . 1 4 . 5 . 2 坡面。 4 . 5 . 3 2 8 土工织物反滤层和排水体施工包含以下工序: 平整碾压场地、 织物备料、 铺设、 回填和表面防护。 平整碾压场地。应清除地面一切可能损伤土工织物的带尖棱硬物, 填平坑凹. 平整土面, 或修好 备料。按工程
19、要求裁剪、 拼幅; 应避免织物被损伤, 保持其不受脏物污染口 4 . 5 . 4 铺设应符合以下要求: 1 应力求平顺, 松紧适度, 不得绷拉过紧; 织物应与土面密贴, 不留空隙。 2 发现织物有损, 应立即修补或更换 3 相邻织物块拼接可用搭接或缝接。 一般可用搭接。 平地搭接宽度可取3 0 c m, 不平地面或极软土 应不小于5 0 c m; 水下铺设应适当加宽。 4 预计织物在工作期间可能发生较大位移而使织物拉开时, 应采用缝接。 缝接形式见图4 . 5 . 4 . ( 。 ) 平接 ( b ) 对接WI字形接( d ) 暇形接 图4 . 5 . 4 接缝形式( 尺寸单位 m m) 5
20、有往复水流时, 宜在织物下铺厚5 1 0 c m砂层。此时不宜用搭接, 以免砂进入夹缝, 使织物分 离。 有动力荷载作用时, 亦应先铺砂层。 6 流水中铺设时, 搭接处上游织物块应盖在下游块之上. 7 坡面铺设一般应自 下而上进行。 坡顶、 坡脚应以锚固沟或其他可靠方法固定, 防止其滑动 S 铺设工人应穿软底鞋, 以免损伤织物。 , 织物铺好后, 应避免受日 光直接照射。 随铺随填, 或采取保护措施。 1 。 与岸坡结构物的连接处, 不得留空隙, 结合良 好。 4 . 5 . 5 回 填应符合以下要求: 1 回填料不得含有损于织物的物质。 2 回填时, 不得破坏土工织物。 土工织物上至少有厚3
21、 0 c m的松土垫层, 方允许轻碾压密。 不得使 用重型机械或振动碾压实。 3 回 填料的压实度应符合设计要求。 5 防渗 5 . 1 一 般 规 定 5 . 1 . 1 对于高水头( 大于5 0 c m ) 挡水建筑物, 采用土工膜防渗应经过论证。 5 . 1 . 2 用于防 渗的土工合成材料主要有土工膜及复合土工膜。 其厚度应根据具体基层条件、 环境条件 及所用土工合成材料性能确定。 承受高应力的防渗结构, 应采用加筋土工膜。 为增加其面层摩擦系数, 可采用复合土工膜或表面加糙的土工膜。 5 . 1 . 3 为防止土工膜受水、 气顶托破坏, 应该采取排水、 排气措施。 一般可用土工织物复
22、合土工膜, 预计 有大量水、 气作用时, 应根据情况设专门排放措施。 5 . 1 . 4 下列水利水电工程部位可考虑应用土工膜防渗: 1 堤、 坝心墙, 斜墙。 2 堤、 坝水平铺盖。 3 堤、 坝地基垂直防渗墙。 4 土坝加高。 5 堆石坝、 面板坝、 砌石坝、 碾压混凝土坝的上游面防渗。 6 渠道及水库防渗衬砌。 sn, 5 . 1 . 5 施工围堰防渗墙。 河道截潜流。 水工隧洞防渗。 渠道防渗设计应遵照S L 1 8 -9 1 1 渠道防渗工程技术规范 进行。 5 . 2 土工膜防港结构 图5 . 2 . 1 防渗面层结构 1 一坝体, 2 一支持层门一下垫层; 4 一土工腹层; 5
23、一上垫层和防护层 5 . 2 . 1 防渗土工膜应在其上面设防护层、 上垫层, 在其下面设下垫层。 防渗结构示意图见图5 . 2 . 1 . 5 . 2 . 2 防护层材料和构造应按工程类别、 重要性和使用条件等合理确 定。 1 渠道、 蓄水池等的防护层可采用压实素填土、 砂砾石、 预制或现 浇混凝土板、 浆砌石或干砌石。 2 防护层采用堆石或混凝土等刚性材料时, 防护层下应设置上垫 层。当采用上复土工织物复合土工膜时可以不设上垫层。 3 定。 5 . 2 . 3 5 . 2 . 4 防护层的具体要求和作法应符合水利电力部规范S D J 2 1 8 - 8 4 1 碾压式土石坝设计规范 的规
24、上垫层的材料及作法应根据防渗土工膜及防护层的类型确定 下垫层应按工程类别, 土工膜类型和地基条件等确定。 5 . 3 土石堤、 坝防渗设计 5 . 3 . 1 土石堤、 坝防渗结构应符合本规范5 . 2 的规定。 5 . 3 . 2 土石堤、 坝防渗土工膜厚度不应小于0 . 5 m m。 对于重要工程应适当加厚; 对于次要工程, 可以适 当减薄, 但最小不得薄于。 . 3 m m . 5 . 3 . 3 上游防渗土工膜铺设通常有以下几种方式, 示意图见图5 . 3 . 3 , 图5 . 3 . 3 土工腆铺设形式 I 一土工膜 1 平直坡形. 斜墙, 薄保护层, 用于低水头坝; 或用作心墙;
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