В инженерной практике проблема заиления всегда была очень важна. Трехмерная композитная дренажная сеть — это широко используемый дренажный материал в крупных проектах. Так может ли она предотвратить заиление и засорение?
1. Структурные инновации
Трехмерная композитная дренажная сеть состоит из двухстороннего геотекстиля и трехмерного геотекстильного сердечника. Сетчатый сердечник изготовлен из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП). В процессе трехмерного формования формируется перекрещивающаяся ребристая сеть, уникальность которой проявляется в двух следующих аспектах:
1. Градиентная пористая система: вертикальное расстояние между ребрами сетчатого сердечника составляет 10-20 мм. Верхнее и нижнее наклонные ребра образуют трехмерный отводной канал, который соответствует градиентной конструкции отверстий геотекстиля (верхний слой 200 мкм, нижний слой 150 мкм). Перехватывает частицы размером более 0,3 мм, обеспечивая реальную градуированную фильтрацию по принципу «грубая фильтрация – тонкая фильтрация».
2. Конструкция, предотвращающая врастание: толщина ребер сетчатого сердечника до 4-8 мм, при нагрузке 2000 кПа сохраняется более 90% первоначальной толщины, что предотвращает врастание геотекстиля в сетку из-за локального сжатия. Согласно инженерным данным полигона твердых бытовых отходов, после 5 лет эксплуатации дренажный слой с использованием этого материала будет отводить воду со скоростью всего 8%, что значительно ниже, чем 35% у традиционного гравийного слоя.
2. Свойства материала
1. Химическая стабильность: Сетчатый сердечник из ПЭВП устойчив к кислотной и щелочной коррозии. В слабокислой и слабощелочной среде при значении pH от 4 до 10 степень сохранения стабильности молекулярной структуры превышает 95%. Геотекстиль из комбинированных полиэфирных нитей имеет УФ-стойкое покрытие, предотвращающее старение материала под воздействием УФ-излучения.
2. Механизм самоочищения: шероховатость поверхности сердцевины сетки Ra контролируется в диапазоне 3,2–6,3 мкм, что не только обеспечивает эффективность дренажа, но и предотвращает прилипание биопленки, вызванное чрезмерной гладкостью.
3. Инженерная практика
1. Применение на полигоне твердых бытовых отходов: На полигоне твердых бытовых отходов с суточной производительностью 2000 тонн трехмерная композитная дренажная сеть и мембрана из полиэтилена высокой плотности (HDPE) образуют комбинированную противофильтрационную систему. Ее трехмерный сетчатый сердечник выдерживает ударную нагрузку фильтрата в 1500 м³ в сутки, а в сочетании с защитной функцией геотекстиля обеспечивает однонаправленный отвод жидкости, предотвращая обратный поток осадка. После 3 лет эксплуатации значение перепада давления в дренажном слое составляет всего 0,05 МПа, что значительно ниже проектного предела в 0,2 МПа.
2. Применение в дорожном строительстве: На автомагистралях в районах с мерзлыми грунтами на севере Китая его можно использовать в качестве дренажного слоя основания, что позволяет снизить уровень грунтовых вод на 1,2% за счет предотвращения подъема капиллярных вод. Боковая жесткость его сетчатого сердечника составляет 120 кН/м, что позволяет ограничить смещение щебеночного основания и уменьшить образование отражательных трещин. Мониторинг показывает, что количество повреждений на участках дорог, где используется эта технология, снижается на 67% по сравнению с традиционными методами разрушения основания, а срок службы увеличивается более чем на 20 лет.
3. Применение в тоннелестроении: В железнодорожном тоннеле, проходящем через водонасыщенные слои, трехмерная композитная дренажная сеть и цементная завеса используются совместно для создания водонепроницаемой системы, сочетающей дренаж и блокировку. Ее ядро обладает гидравлической проводимостью 2,5 × 10⁻³ м/с, что в 3 раза превосходит традиционные дренажные плиты, а в сочетании с геотехнической тканью функция фильтрации позволяет снизить риск засорения дренажной системы тоннеля на 90%.
4. Стратегия технического обслуживания
1. Мониторинг с помощью Интернета вещей: оптоволоконные датчики встраиваются в дренажную сеть для мониторинга таких параметров, как гидравлическая проводимость, напряжение и деформация, в режиме реального времени.
2. Обработка струей воды высокого давления: для локально заблокированных участков используется струя воды высокого давления 20-30 МПа для направленного дноуглубления. Ребристая структура сетчатого сердечника выдерживает давление без деформации, а степень восстановления гидравлической проводимости после обработки составляет более 95%.
Дата публикации: 14 июня 2025 г.
