CN113186899A - 一种适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构及设计方法 - Google Patents

一种适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构及设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及灰场岩土工程和地基施工技术领域，涉及一种适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构及设计方法，包括设置于原土地基上的底垫层，底垫层上设置有防渗层，所述的防渗层上设置有垂直于地基平面的褶皱结构；防渗层上设置有保护层，保护层将防渗层完全覆盖；保护层上表面设置有堆灰层。本发明通过对灰场从地基处理至堆灰的全过程建立数值模拟模型，数值分析得到不同区域灰场的沉降差后，计算得到褶皱结构的间距；在防渗层设置褶皱结构后，当库区发生沉降差时，通过褶皱结构的舒展增加防渗层的长度，确保防渗层不被拉裂，解决了沉降差对防渗层的影响问题；本发明防渗结构材料易得，造价低廉，设计方法简洁，具有较大的环保及安全意义。

Description

一种适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构及设计方法
技术领域
本发明涉及灰场岩土工程和地基施工技术领域，具体涉及灰场软土地基的防渗结构，尤其涉及一种适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构及设计方法。
背景技术
近年来随着设计技术的发展，火电厂修建在滨海地区的情况越来越普遍，此时的电厂配套灰场往往建设在滨海软土地基上。
软土地基上修建灰场时，由于占地面积大，灰场库内一般不采用特殊的地基处理方案，仅仅是清理地表，敷设垫层后铺设防渗膜。在灰场库区开始堆灰后，库内堆灰的先后顺序不同，且灰场库内可能存在不同的地基条件。软土在荷载作用下产生较大的沉降差，在沉降差作用下，库内的防渗膜可能被拉裂，灰场内的灰水存在外泄的风险。
因此，现有的灰场软土地基结构存在亟待改进之处，应当对软土地基上灰场的防渗结构进行优化以避免防渗膜拉裂破损，故需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中的不足。
发明内容
为了解决上述内容中提到的现有技术缺陷，本发明提供了一种适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构及设计方法，旨在确保软土地基灰场内沉降差发生时防渗膜不被拉裂，避免灰水外泄。
为了实现上述目的，本发明具体采用的技术方案是：
一种适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构，包括设置于原土地基上的底垫层，底垫层上设置有防渗层，所述的防渗层上设置有垂直于地基平面的褶皱结构；防渗层上设置有保护层，所述的保护层将防渗层完全覆盖；保护层上表面设置有堆灰层。
上述公开的防渗结构，通过设置了防渗层的褶皱结构，发生沉降差时，保护层和底垫层结构发生错位变形，褶皱结构能够提供足够的变形余量，避免区域沉降差导致防渗层发生拉扯变形甚至出现拉裂破损的现象，从而防止了灰场的灰水渗漏，提高了防渗结构的防水、保水能力。
进一步的，本发明中所采用的底垫层可采用多种材料铺设，其并不唯一限定，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的底垫层包括厚度为200～400mm的砂垫层。采用此方案时，所述的砂垫层可采用统一粒径的砂粒，也可采用多种不同粒径的砂粒进行分层铺设或混合铺设，在进行铺设时将底垫层的顶表面整平。
进一步的，本发明所采用的防渗层可采用多种能够实现隔离防渗的结构，其并不唯一限定，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的防渗层包括防渗膜，防渗膜的厚度大于等于1.5mm。采用如此方案时，防渗膜可采用但不限于HDPE(High DensityPolyethylene，高密度聚乙烯)膜。
进一步的，本发明中所设置的褶皱结构高度在一定的范围内，其需要满足区域间沉降差导致的变形，避免将防渗层损坏，此处进行优化并举出可行的选择：所述的褶皱结构的高度为100～200mm。
再进一步，设置褶皱结构时，可根据不同区域间的沉降差进行设置，具体的，通过优化后可采用如下一种可行的选择：所述的褶皱结构在底垫层上呈井字形纵横交错设置，且褶皱结构在不同的原土地基区域其高度不同。采用如此方案时，能够避免设置过多褶皱结构，可节省防渗层的用量。
再进一步，保护层设置于防渗层上，对防渗层起到保护的作用，此处进行优化并举出可行的方案：所述的保护层包括厚度为300～400mm的粘土层，粘土层的厚度随褶皱结构的高度增加而增加。
上述内容公开了软土地基的防渗结构，本发明还公开了该种防渗结构的设计方法，现进行具体的说明，一种适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构设计方法，包括：
确定软土地基灰场的地基处理方案和运行规划；
建立数值分析模型，计算灰场各区域在不同时段的沉降值，确定各区域间的沉降差；
根据沉降差确定褶皱结构的高度以及褶皱结构的单区域划分尺寸。
进一步的，本发明所公开的方法中，所述的数值分析模型包括灰场实际地质条件数据、渗流条件数据、地基处理方案数据和运行规划数据。采用此方案时，利用数值分析模型进行灰场的运行模拟分析，能够模拟计算得出灰场运行后的沉降变化。
进一步的，由于在软土地基上不同区域的沉降差不同，需要根据不同区域的沉降差设置单个褶皱结构的高度及间距，具体的，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：根据沉降差的值计算褶皱结构的高度，并通过下述规则计算相邻褶皱结构间的距离：
Figure BDA0003017531840000031
2H(Lz/L+1)＝K(Ld-Lz)
Figure BDA0003017531840000032
其中，L为褶皱结构设置的间距；Lz为计算区域长度；Δh该计算区域的沉降差；Ld为沉降差影响后的防渗膜长度；H为褶皱高度，一般取100～200mm；K为安全系数。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
本发明通过对灰场从地基处理至堆灰的全过程建立数值模拟模型，数值分析得到不同区域灰场的沉降差后，计算得到褶皱结构的间距；在防渗层设置褶皱结构后，当库区发生沉降差时，通过褶皱结构的舒展增加防渗层的长度，确保防渗层不被拉裂，解决了沉降差对防渗层的影响问题；本发明防渗结构材料易得，造价低廉，设计方法简洁，具有较大的环保及安全意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1为防渗结构的剖面示意图。
图2为防渗结构的布置示意图。
图3为设计方法的过程示意图。
上述附图中，各标记的含义为：1、原土地基；2、底垫层；3、防渗层；31、褶皱结构；4、保护层；5、灰堤。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。
在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
实施例1
针对目前软土地基灰场库区出现沉降差后可能导致防渗膜拉裂的问题，本实施例公开了一种软土地基的防渗结构以解决上述问题。
具体的，本实施例采用的技术方案如下：
一种适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构，包括设置于原土地基1上的底垫层2，底垫层2上设置有防渗层3，所述的防渗层3上设置有垂直于地基平面的褶皱结构31；防渗层3上设置有保护层4，所述的保护层4将防渗层3完全覆盖；保护层4上表面设置有堆灰层。
上述公开的防渗结构，以灰堤5作为原土地基1，通过设置了防渗层3中的褶皱结构31，发生沉降差时，保护层4和底垫层2结构发生错位变形，褶皱结构31能够提供足够的变形余量，避免区域沉降差导致防渗层3发生拉扯变形甚至出现拉裂破损的现象，从而防止了灰场的灰水渗漏，提高了防渗结构的防水、保水能力。
本实施例中所采用的底垫层2可采用多种材料铺设，其并不唯一限定，在一些实施例中，可采用细砂、非锋利过滤颗粒等进行铺设，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的底垫层2包括厚度为200～400mm的砂垫层。采用如此方案时，所述的砂垫层可采用统一粒径的砂粒，也可采用多种不同粒径的砂粒进行分层铺设或混合铺设，在进行铺设时将底垫层2的顶表面整平。
本实施例所采用防渗层3可采用多种能够实现隔离防渗的结构，其并不唯一限定，在一些实施例中可采用防水布、防水膜等不透水材料制成，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的防渗层3包括防渗膜，防渗膜的厚度大于等于1.5mm。
优选的，本实施例中防渗膜采用HDPE(High Density Polyethylene，高密度聚乙烯)膜。
本实施例中所设置的褶皱结构31高度在一定的范围内，其需要满足区域间沉降差导致的变形，避免将防渗层3损坏，此处进行优化并举出可行的选择：所述的褶皱结构31的高度为100～200mm。
优选的，设置褶皱结构31时，可根据不同区域间的沉降差进行设置，具体的，通过优化后采用如下一种可行的选择：所述的褶皱结构31在底垫层2上呈井字形纵横交错设置，且褶皱结构31在不同的原土地基1区域其高度不同。采用如此方案时，能够避免设置过多褶皱结构31，可节省防渗层3的用量。
保护层4设置于防渗层3上，对防渗层3起到保护的作用，此处进行优化并举出可行的方案：所述的保护层4包括厚度为300～400mm的粘土层，粘土层的厚度随褶皱结构31的高度增加而增加。
实施例2
上述实施例的内容公开了软土地基的防渗结构，本实施例公开了该种防渗结构的设计方法，现进行具体的说明，一种适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构设计方法，包括：
S01：确定软土地基灰场的地基处理方案和运行规划；
S02：建立数值分析模型，计算灰场各区域在不同时段的沉降值，确定各区域间的沉降差；
S03：根据沉降差确定褶皱结构的高度以及褶皱结构的单区域划分尺寸。
本实施例所公开的方法中，所述的数值分析模型包括灰场实际地质条件数据、渗流条件数据、地基处理方案数据和运行规划数据。采用此方案时，利用数值分析模型进行灰场的运行模拟分析，能够模拟计算得出灰场运行后的沉降变化。
由于在软土地基上不同区域的沉降差不同，需要根据不同区域的沉降差设置单个褶皱结构的大小，具体的，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：根据沉降差的值计算褶皱结构的高度，并通过下述规则计算相邻褶皱结构间的距离：
Figure BDA0003017531840000071
2H(Lz/L+1)＝K(Ld-Lz)
Figure BDA0003017531840000072
其中，L为褶皱结构设置的间距；Lz为计算区域长度；Δh该计算区域的沉降差；Ld为沉降差影响后的防渗膜长度；H为褶皱高度，一般取100～200mm；K为安全系数，在本实施例中K的值为2。
在本实施例中，软土地基灰场的地基处理方案根据区域的地质条件、灰场的布置确定，可采用天然地基、换填地基、复合地基或排水固结法处理地基等，灰场的运行规划根据年灰渣石膏量、灰场的库容和运行要求确定；其中，更具体的，步骤S2中，数值分析模型与灰场实际地质条件、渗流条件、地基处理方案及运行期堆灰顺序一致；计算软件采用Geo-studio的Sigma/w模块。
以上即为本实施例列举的实施方式，但本实施例不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实施例的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实施例的保护范围的限制，本实施例的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (9)

1.一种适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构，其特征在于：包括设置于原土地基(1)上的底垫层(2)，底垫层(2)上设置有防渗层(3)，所述的防渗层(3)上设置有垂直于地基平面的褶皱结构(31)；防渗层(3)上设置有保护层(4)，所述的保护层(4)将防渗层(3)完全覆盖；保护层(4)上表面设置有堆灰层。
2.根据权利要求1所述的适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构，其特征在于：所述的底垫层(2)包括厚度为200～400mm的砂垫层。
3.根据权利要求1所述的适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构，其特征在于：所述的防渗层(3)包括防渗膜，防渗膜的厚度大于等于1.5mm。
4.根据权利要求1或3所述的适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构，其特征在于：所述的褶皱结构(31)的高度为100～200mm。
5.根据权利要求4所述的适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构，其特征在于：所述的褶皱结构(31)在底垫层(2)上呈井字形纵横交错设置，且褶皱结构(31)在不同的原土地基(1)区域其高度不同。
6.根据权利要求1所述的适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构，其特征在于：所述的保护层(4)包括厚度为300～400mm的粘土层，粘土层的厚度随褶皱结构(31)的高度增加而增加。
7.一种适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构设计方法，其特征在于，包括：
确定软土地基灰场的地基处理方案和运行规划；
建立数值分析模型，计算灰场各区域在不同时段的沉降值，确定各区域间的沉降差；
根据沉降差确定褶皱结构的高度以及褶皱结构的单区域划分尺寸。
8.根据权利要求7所述的适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构设计方法，其特征在于，所述的数值分析模型包括灰场实际地质条件数据、渗流条件数据、地基处理方案数据和运行规划数据。
9.根据权利要求7所述的适应软土地基灰场库区沉降差的防渗结构设计方法，其特征在于，根据沉降差的值计算褶皱结构的高度，并通过下述规则计算相邻褶皱结构间的距离：
Figure RE-FDA0003111801650000021
2H(Lz/L+1)＝K(Ld-Lz)
Figure RE-FDA0003111801650000022
其中，L为褶皱结构设置的间距；Lz为计算区域长度；Δh该计算区域的沉降差；Ld为沉降差影响后的防渗膜长度；H为褶皱高度，一般取100～200mm；K为安全系数。
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