【摘 要】
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HDPE土工膜作为一种常见的土工合成材料广泛应用于垃圾填埋场和矿山尾矿库等工程的防渗系统中。环境温度的升高或太阳光照辐射的作用容易使土工膜产生褶皱变形,土工膜褶皱现象的出现对填埋场底部衬里的防渗性能与含土工膜填埋场边坡的稳定性产生劣化作用。目前土工膜褶皱问题的已得到国内外学者的广泛关注,但现有研究成果尚不能够完全揭露土工膜褶皱的形成机理性,且上覆土层压力对土工膜褶皱的定量影响难以评估。为了明确土工
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HDPE土工膜作为一种常见的土工合成材料广泛应用于垃圾填埋场和矿山尾矿库等工程的防渗系统中。环境温度的升高或太阳光照辐射的作用容易使土工膜产生褶皱变形,土工膜褶皱现象的出现对填埋场底部衬里的防渗性能与含土工膜填埋场边坡的稳定性产生劣化作用。目前土工膜褶皱问题的已得到国内外学者的广泛关注,但现有研究成果尚不能够完全揭露土工膜褶皱的形成机理性,且上覆土层压力对土工膜褶皱的定量影响难以评估。为了明确土工膜褶皱在温度升高和上覆压力共同作用下的变化规律,本文从简化二维的角度对土工膜褶皱受力变形机理进行理论分析,并开展了热压作用下土工膜褶皱形成的室内模型试验。基于所得理论求解和试验分析,深入讨论分析了热压耦合影响下土工膜褶皱形态的变化规律。本文主要研究工作包括:(1)基于薄板理论、热弹性力学理论和高斯变形假定,对无压状态下土工膜随温度升高起褶的临界条件和褶皱形态变化过程进行了理论分析,对温度变化下土工膜褶皱的变形特征进行了建模和求解。(2)采用能量法对含上覆压力作用土工膜在温度升高下的褶皱形成物理过程进行理论建模和求解,对先压情况下土工膜褶皱随温度变化的变化机理和几何形态特征进行分析。采用能量法对已形成褶皱后的土工膜后在压力作用下的褶皱变形特征进行了建模和求解,然后通过最小势能原理对后覆土状态下土工膜褶皱形态做进一步的研究。(3)自主研制土工膜褶皱生成模型试验盒并提出针对性的土工膜热压致褶模型试验方法,开展土工膜分别在无上覆压力(无压)、土工膜施加上覆压力后温度升高(先压)和土工膜温度升高生成褶皱后施加上覆压力(后压)三种情况下土工膜褶皱形成试验。(4)将理论计算结果与试验结果进行对比分析,提出土工膜褶皱宽度随温度和上覆压力变化的经验公式,以此对理论推导结果进行优化,得到能够抑制土工膜褶皱变形的工程措施或方案,研究为工程中控制土工膜褶皱提供理论支撑。
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