三维立体土工膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种三维立体土工膜及其制备方法，该工膜可用于垃圾填埋场以及防渗排水领域。
技术背景
[0002]垃圾填埋场主要由填埋气导排系统、渗沥液的导排系统、覆盖屏障系统和防污屏障系统构成，环境土工的主要任务就是保障这些系统安全有效地运行。而在这些结构中，由于垃圾渗沥液及其携带的宏量和痕量污染物对地下水土环境的污染会持续长达几十年甚至几百年，而且修复难度极大。因此，垃圾填埋场底部及周边的防污屏障即防渗系统的防污性是地下污染防控的关键因素。目前我国工程中常用的防渗系统包括两种类型:一种是垂直防渗帷幕，常用于老一代山谷型填埋场；另一种是水平防渗系统(又称复合衬垫系统)，由天然黏土类衬垫、改性黏土类衬垫及土工合成材料共同组成，我国最近几年新建和扩建的填埋场大多数采用后一种。复合衬垫系统能有效地将填埋体和渗滤液与周围环境有效隔离，起到较好的防渗作用，保障填埋场周边环境的安全。然而，对世界范围内近20年来发生的15起大型垃圾填埋场失稳破坏的统计发现，11座填埋场的破坏失效都表现为复合衬垫系统的平移破坏。即由于土工膜和土体之间界面剪切强度较低，随着填埋体的增高，在垃圾重力及沉降所引起的剪力作用下，土工膜和土体界面之间出现滑移、剪切、挤出及拉伸破坏。因此，提高土工膜和土体界面相互作用是保障垃圾填埋场有效服役的一个关键因素。然而，遗憾的是，现有大量应用的土工膜都是二维水平形式的，膜和土体之间的作用主要靠摩擦力，因此很难从新的加固机理上提高膜和土体之间的相互作用。
[0003]本发明旨在改变现有土工膜这种单一的二维平面形式，将土工膜设计为三维立体形式。三维立体膜由于立体膜的存在，除了发挥水平膜与土体之间的摩擦作用外，还可以增加竖向的阻挡和约束作用，进而从本质上提高土工膜和土体界面之间的相互作用。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种三维立体土工膜及其制备方法，采用土工膜和土体界面受力更合理的三维立体加筋方式，提高垃圾填埋场或防渗排水领域复合垫层的整体性，以尽量避免土工膜和土体界面之间出现的滑移、剪切、挤出及拉伸破坏等。该发明不仅保留了现有传统水平土工膜的防渗功能，同时显著提高了土工膜和土体之间的相互作用，使用这种立体土工膜能够比较有效地预防垃圾填埋场或排水防渗系统垫层的滑移失稳问题。
[0005]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种三维立体土工膜，其特征在于，其包括水平土工膜、第一焊脚、三角膜、第二焊脚、第三焊脚、第一竖向膜、第二竖向膜、第四焊脚，第一焊脚、第二焊脚、第三焊脚、第四焊脚都与水平土工膜焊接，三角膜的两端分别与第一焊脚、第二焊脚固定，第一竖向膜的底端与第三焊脚固定，第二竖向膜的底端与第四焊脚固定。
[0006]本发明还提供一种三维立体土工膜的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤:
步骤一，先将两块水平土工膜叠在一起，保证边缘完全重合，然后将两块水平土工膜通过土工膜焊接设备焊接；
步骤二，将焊接后的水平土工膜进过翻折打开形成第三焊脚、第一竖向膜、第二竖向膜、第四焊脚；
步骤三，将水平土工膜按压痕翻折；
步骤四，先将三角膜以设计夹角放置在设计要求的水平膜上，保证边缘贴合；
步骤五，将三角膜和水平土工膜通过土工膜焊接设备进行焊接，通过改变三角膜的夹角，调整三维立体土工膜的高度；
重复以上步骤，焊接完成工程设计所要求的数量，进行施工铺设。
[0007]本发明与现有技术相比较有以下优点:一、增加了土工膜与土体之间的相互作用和界面特性。由单一的二维水平土工膜与土体之间的摩擦为主变为三维立体土工膜中水平膜与土体的摩擦以及立体膜与土体的摩擦和竖向约束共同作用为主。因此当立体膜有一定高度时，可以有效增强土工膜与土体之间的相互作用。二、解决了现有二维水平土工膜与土体之间容易相互滑移的问题。三维立体土工膜提高了垃圾填埋场及排水防渗系统中衬垫层的整体性，使得衬垫层的受力更加趋于合理并满足安全使用要求。
【附图说明】
[0008]下面结合附图对本发明做进一步的说明:
图1为本发明三维立体土工膜的示意图。
【具体实施方式】
[0009]本发明三维立体土工膜包括水平土工膜1、第一焊脚2、三角膜3、第二焊脚4、第三焊脚5、第一竖向膜6、第二竖向膜7、第四焊脚8，第一焊脚2、第二焊脚4、第三焊脚5、第四焊脚8都与水平土工膜I焊接，三角膜3的两端分别与第一焊脚2、第二焊脚4固定，第一竖向膜6的底端与第三焊脚5固定，第二竖向膜7的底端与第四焊脚8固定。
[0010]本发明三维立体土工膜的制备方法包括以下步骤:
步骤一，先将两块水平土工膜叠在一起，保证边缘完全重合，然后将两块水平土工膜通过土工膜焊接设备焊接；
步骤二，将焊接后的水平土工膜进过翻折打开形成第三焊脚、第一竖向膜、第二竖向膜、第四焊脚；
步骤三，将水平土工膜按压痕翻折；
步骤四，先将三角膜以设计夹角放置在设计要求的水平膜上，保证边缘贴合；
步骤五，将三角膜和水平土工膜通过土工膜焊接设备进行焊接，通过改变三角膜的夹角，调整三维立体土工膜的高度；
重复以上步骤，焊接完成工程设计所要求的数量，进行施工铺设。
[0011]本发明需要的设备和材料为水平土工膜和土工膜焊接设备。本发明具有以下显著优点:完全采用现有的生产技术和设备，不造成任何生产技术困难和新设备开发费用，操作简单，经济实用。本发明三维立体土工膜可以增加膜-土相互作用但不破坏膜的整体性和防渗性能，增强土工膜与土之间的相互作用，同时不破坏膜的整体性和防渗性。本发明将使用现有土工膜的焊接技术生产制造全新形式的立体土工膜。本发明公开的三维立体土工膜可以大大改善垃圾填埋场或排水防渗系统中垫层、保护层与土工膜之间的关键滑移失稳问题，有效提高土工膜与土之间的摩擦力和约束力，增加垫层的整体性，完善土工膜的使用性能并降低了造价。本发明将对土工膜广泛应用的领域如垃圾填埋场、坝体及相关排水防渗系统中发挥明显的作用。本发明三维立体土工膜的尺寸均可以根据工程需要进行厂家预制或现场加工，灵活方便，节约成本。
【主权项】
1.一种三维立体土工膜，其特征在于，其包括水平土工膜、第一焊脚、三角膜、第二焊脚、第三焊脚、第一竖向膜、第二竖向膜、第四焊脚，第一焊脚、第二焊脚、第三焊脚、第四焊脚都与水平土工膜焊接，三角膜的两端分别与第一焊脚、第二焊脚固定，第一竖向膜的底端与第三焊脚固定，第二竖向膜的底端与第四焊脚固定。2.—种三维立体土工膜的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤: 步骤一，先将两块水平土工膜叠在一起，保证边缘完全重合，然后将两块水平土工膜通过土工膜焊接设备焊接； 步骤二，将焊接后的水平土工膜进过翻折打开形成第三焊脚、第一竖向膜、第二竖向膜、第四焊脚； 步骤三，将水平土工膜按压痕翻折； 步骤四，先将三角膜以设计夹角放置在设计要求的水平膜上，保证边缘贴合； 步骤五，将三角膜和水平土工膜通过土工膜焊接设备进行焊接，通过改变三角膜的夹角，调整三维立体土工膜的高度； 重复以上步骤，焊接完成工程设计所要求的数量，进行施工铺设。
【专利摘要】本发明提供一种三维立体土工膜及其制备方法，三维立体土工膜包括水平土工膜、第一焊脚、三角膜、第二焊脚、第三焊脚、第一竖向膜、第二竖向膜、第四焊脚，第一焊脚、第二焊脚、第三焊脚、第四焊脚都与水平土工膜焊接，三角膜的两端分别与第一焊脚、第二焊脚固定，第一竖向膜的底端与第三焊脚固定，第二竖向膜的底端与第四焊脚固定。本发明提高垃圾填埋场或防渗排水领域复合垫层的整体性，以尽量避免土工膜和土体界面之间出现的滑移、剪切、挤出及拉伸破坏等。该发明不仅保留了现有传统水平土工膜的防渗功能，同时显著提高了土工膜和土体之间的相互作用，使用这种立体土工膜能够比较有效地预防垃圾填埋场或排水防渗系统垫层的滑移失稳问题。
【IPC分类】E02D3/00
【公开号】CN105239550
【申请号】CN201510661695
【发明人】侯娟, 戴治恒, 李家正, 曾风凡, 李 荣
【申请人】上海大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月15日