УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ СТЫКОВ ПОЛОТНИЩ ГЕОМЕМБРАНЫ НА ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ
DEVICE FOR TESTING THE JOINTS OF GEOMEMBRANE FOR WATER PERMEABILITY

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для изучения водопроницаемости геомембраны и стыков ее полотнищ.
Известен фильтрационно-компрессионный прибор для определения водопроницаемости защитно-фильтрующих материалов, включающий корпус с установленными внутри него сеткой с образцом и перфорированным поршнем, снабженный шайбой с пьезометрами [А.с. СССР №1538120, МПК G01N 33/24, опубл. 23.01.1990 - аналог].
Прибор не позволяет проводить испытания стыков защитно-фильтрующих материалов, так как при наличии стыка, выполненного внахлест, образец исследуемого материала будет иметь переменную высоту, и под перфорированным поршнем будет оставаться свободное пространство.
Известно устройство для испытания на водопроницаемость геомембраны и ее стыков при появлении локальной просадки основания, включающее открытую сверху прямоугольную емкость, внутри которой между двумя слоями гравия расположена исследуемая мембрана [Mark D. LaGatta, В. Tom Boardman, Bradford H. Cooley, and David E. Daniel. Geosynthetic clay liners subjected to differential settlement. Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, Vol.123, No. 5, May 1997, p. 402-410 - аналог]. В слое гравия под мембраной размещен наполненный жидкостью мешок из эластичного материала, с размерами в плане, меньшими размеров емкости. В ходе испытаний в емкость сверху заливают воду, а через отверстие в днище емкости следят за возможными утечками через мембрану или стык ее полотнищ. Для имитации локальной осадки основания сливают жидкость из мешка, расположенного в слое гравия под геомембраной.
Недостатком устройства является ненадежность стыка геомембраны со стенками емкости, тем более что при локальном оседании геомембраны ее кромки будут смещаться от стенок внутрь емкости, в результате чего в образовавшийся зазор будет проникать вода, а в геомембране растягивающие напряжения будут иметь минимальное значение. Кроме того, устройство позволяет испытывать геомембрану при незначительных напорах воды, определенных высотой стенок емкости, и моделировать лишь локальную осадку основания.
Известно устройство для испытания на водопроницаемость стыков полотнищ геомембраны, в частности бентомата, включающее прямоугольную в плане емкость с герметично закрывающейся крышкой и резиновой диафрагмой [David Ε. Daniel, Stephen J. Trautwein, and Pernendu K. Goswami. Measurment of hydraulic properties of geosynthetic clay liners using a flow box. Testing and acceptance criteria for geosynthetic clay liners, ASTM STP 1308, Larry W. Well, Ed., American Society for testing and materials, 1997. p. 196-207 - прототип]. На дно емкости укладывается дренирующий слой, например, геотекстиля, затем геомембрана, собранная из двух полотнищ, соединенных испытуемым стыком, и сверху отсыпается слой песка. В ходе испытаний для создания сжимающего напряжения на мембрану, в пространство между крышкой и диафрагмой нагнетается жидкость. После достижения заданного значения напряжений в слой песка подают воду, а через отверстия в днище емкости определяют наличие и интенсивность протечек через стык полотнищ геомембраны.
Недостатками устройства являются ненадежный стык геомембраны со стенками емкости, герметизацию которого выполняют с помощью дисперсной глины, например бентонита, а также невозможность моделирования осадки основания, а значит, появления растягивающих усилий в стыке полотнищ, что приводит к недостоверным результатам испытаний на водопроницаемость стыков геомембраны.
Задачей изобретения является повышение достоверности результатов испытаний на водопроницаемость стыков геомембраны, например, бентомата.
Это достигается тем, что устройство для испытаний стыков полотнищ геомембраны на водопроницаемость, включающее круглую в плане емкость с герметично закрывающейся крышкой и эластичной диафрагмой, дополнительно снабжено герметично закрывающимся днищем сферической формы, заполненным сыпучим водопроницаемым материалом, при этом испытуемый образец геомембраны защемлен по контуру в стыке днища и емкости.
Конструкция устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан его разрез до начала испытаний, а на фиг. 2 - в ходе испытаний.
Установка содержит круглую в плане емкость, включающую корпус 1 с герметично закрывающейся крышкой 2 и днищем 3 сферической формы. В стыке корпуса 1 и крышки 2 защемлена по контуру эластичная диафрагма 4. В стенке корпуса 1 имеются патрубки с кранами 5 и 6 для подачи воды и стравливания воздуха соответственно. Патрубок с краном 7 в днище предназначен для слива воды, поступившей через испытуемую геомембрану. Патрубок с краном 8 служит для нагнетания воздуха в пространство между крышкой 2 и эластичной диафрагмой 4.
Днище 3 под геомембраной заполнено сыпучим водопроницаемым материалом 9, обладающим известной деформативностью, например, песком с гранулами пенополистирола или резины, песком с включениями торфа и т.п. Внутри корпуса 1 между геомембраной и диафрагмой 4 размещается песок или гравий 10.
В стыке корпуса 1 и днища 3 защемлен по контуру исследуемый образец геомембраны, который состоит из двух элементов - нижнего 11 и верхнего 12. Нижний элемент 11 имеет форму кольца, а верхний элемент 12 - форму круга. Отверстие в нижнем элементе 11 геомембраны перекрыто верхним элементом 12. Элементы соединены стыком внахлест одним из известных способов, например простым перекрытием полотнищ или их прошивкой, проклейкой или подсыпкой между ними порошка глины.
Работает устройство следующим образом.
В днище 3 засыпается водопроницаемый материал 9 и покрывается геомембраной, состоящей из двух элементов 11 и 12, соединенных стыком внахлест одним из известных способов. К днищу присоединяется корпус 1. Корпус заполняется песком или гравием 10 и покрывается диафрагмой 4. Сборка устройства завершается присоединением крышки 2.
Все краны на патрубках 5, 6, 7 и 8 открываются. Через патрубок 8 нагнетается воздух. Под крышкой 2 создается и поддерживается определенное давление. Через эластичную диафрагму давление передается на песок (гравий) 10, геомембрану и материал в днище 9. Последний деформируется на известную величину, которая определяется давлением и свойствами материала 9. Образец геомембраны прогибается, в результате чего в стыке нижнего 11 и верхнего 12 элементов возникают растягивающие напряжения. Благодаря днищу сферической формы перемещение геомембраны плавно увеличивается от нуля на периферии до максимального значения в центре.
Для проверки водопроницаемости стыка в корпус 1 через патрубок 5 подают воду. Кран на патрубке 6 перекрывают после появления в нем воды. Создав определенный напор, следят с помощью патрубка 7 за утечками и расходом воды через геомембрану.
В предлагаемом устройстве благодаря надежному защемлению образца геомембраны по контуру исключаются случайные утечки воды между мембраной и корпусом, а в стыке элементов геомембраны возникают растягивающие напряжения. Значения напряжений регулируют, задавая в ходе испытаний нужную величину деформаций материала в днище под геомембраной. Тем самым повышается достоверность результатов испытаний стыка полотнищ геомембраны.