Геосинтетические свойства: Геотекстильная фильтрация

Введение

Функция геотекстильного фильтра состоит в том, чтобы позволить воде проникать в дренажную среду (например, гравий или геосинтетический материал), предотвращая при этом попадание частиц почвы. Независимо от того, используется ли дренажный камень или предварительно сформированный полимерный дренажный сердечник, геотекстильный фильтр необходим для обеспечения дренажных характеристик на протяжении всего проекта. В этой технической заметке обсуждаются основные свойства фильтрующего геотекстиля и их функционирование.

Размер пор

Все почвы имеют диапазон размеров частиц, и распределение этих размеров частиц можно получить в лаборатории почв.

Аналогичным образом нетканый геотекстиль имеет градацию пор (отверстий или зазоров) в своей структуре, и можно измерить значение «O90». O90 геотекстильного фильтра означает, что 90% пор в геотекстиле меньше, чем значение O90. Например, размер O90 может составлять 120 микрон (т.е. 0,12 мм), что означает, что 90% пор имеют размер 0,12 мм или меньше. Илистый песок, например, может иметь размер частиц от 2 мм до 2 микрон. Это означает, что некоторые частицы почвы меньше, чем поры геотекстиля, поэтому они проходят через геотекстиль, в то время как другие задерживаются.

Геотекстиль может быть разработан в соответствии с конкретной почвой, но часто в этом нет необходимости, поскольку нетканый геотекстиль изготавливается стандартно, чтобы быть совместимым с большинством почв. Однако существуют сложные почвы и сложные применения, которые обсуждаются в следующем разделе. Обратите внимание, что размер пор следует указывать в виде диапазона или максимального значения.

Проницаемость

Водопроницаемость геотекстиля должна быть выше, чем у прилегающего грунта. Это означает, что скорость потока воды через геотекстиль больше, чем скорость потока воды в почве, так что геотекстиль не становится точкой защемления для движения воды из почвы в дренажную среду. Проницаемость грунта может быть 1 х 10-8 м/с или ниже для связного грунта или до 1 х 10-4 м/с для песка.

Типичный нетканый геотекстиль будет иметь перпендикулярный поток воды около 100 л/м2·с при гидравлическом напоре 50 мм, что как минимум в 1000 раз больше, чем в типичных грунтах.

Таким образом, в большинстве случаев коэффициент запаса по проницаемости очень высок, даже допуская некоторое незначительное снижение характеристик потока геотекстиля с течением времени.

Рисунок 1: ABG Terrex SNW – типичный нетканый фильтрующий геотекстиль.

Прорваться через голову

Некоторые геотекстили обладают эффектом поверхностного натяжения, который предотвращает попадание воды в геотекстиль до тех пор, пока не будет достигнут достаточный напор. Для некоторых геотекстилей этот напор составляет 25-40 мм, что является одной из причин, по которой проницаемость геотекстиля и поток воды проверяются при напоре 50 мм. Ничто из этого не является проблемой для геотекстиля, используемого в относительно глубоких укладках, однако при более мелководных применениях и/или когда требуется инфильтрация воды (например, при замачивании), это может быть проблематично. Вот почему ABG использует только геотекстиль с нулевым напором для всех применений.

Как формируется нетканый геотекстильный фильтр

Правильно спроектированный геотекстиль, соответствующий сортности почвы, позволит некоторым частицам почвы пройти через геотекстиль. Таким образом, геотекстиль создает в грунте зону фильтрации, примыкающую к геотекстилю, как показано на рис. 1. Вода с относительно высокой энергией вблизи геотекстиля проталкивает мелкие и средние частицы через геотекстиль (это объясняет небольшое обесцвечивание геотекстиля). воды в первые 3-4 недели). Немного дальше вода имеет меньше энергии и может перемещать только мелкие частицы. Еще дальше, и почва остается нетронутой. Остается градуированная фильтрующая зона в почве с крупными, затем крупными и средними и, наконец, крупными, средними и мелкими частицами.

Рисунок 2: Процесс фильтрации геотекстиля

Забиваются ли геотекстильные фильтры?

Все фильтры в той или иной степени забиваются, будь то геотекстиль или любой другой материал (например, камень). Однако, как отмечалось ранее, фильтрующий геотекстиль гораздо более проницаем, чем почва, и пропускает воду как минимум в 1000 раз больше, чем обычные почвы. Даже если геотекстиль потеряет 99% своей пропускной способности, он все равно будет обеспечивать достаточную текучесть. Таким образом, вместо того, чтобы спрашивать: «Засорится ли он в конечном итоге?» более проницательный вопрос: «Не засорится ли он чрезмерно?» Ответ на этот вопрос зависит от условий участка.

Общие условия

В обычных условиях фильтрующий геотекстиль хорошего качества не будет чрезмерно засоряться. Общие условия – это условия, при которых почва и вода не попадают ни в одну из нижеперечисленных категорий. Это подтверждается многочисленными тематическими исследованиями и лабораторными экспериментами, такими как (Fannin, 2010; Giroud, Luettich, Richardson & Zhao, 2002; Koerner, 2012). Фильтрующий геотекстиль хорошего качества соответствует стандарту BS 8661:2019.

Необычные условия

Опыт показывает, что следующие условия вызывают опасения по поводу применения геотекстильных фильтров и действительно также вызывают проблемы с традиционным фильтрующим камнем (Koerner, 2012):

Плохо отсортированные (т. е. все частицы почвы примерно одинакового размера) мелкие несвязные почвы, такие как лёсс, каменная мука, PFA и мелочь из каменоломен.
Дисперсные глины, которые со временем распадаются на отдельные мелкие частицы (большинство глин этого не делают).
Несвязные грунты с неравномерным (прерывистым) распределением частиц по размерам в сочетании с потоками воды с высокой энергией.
Сильнощелочные грунтовые воды, в которых замедление движения жидкости при протекании через геотекстиль может привести к отложению осадков кальция, натрия или магния.
Жидкости с большим содержанием взвешенных веществ, такие как мутная речная вода или грунтовая вода, или жидкости с высоким содержанием микроорганизмов, например, в фильтрах биореакторов, старых горных выработках, сбрасывающих оранжевую охру, и сельскохозяйственных отходах.
Ситуации, связанные с водой с высокой энергией и / или обратимыми водными потоками, такими как приливные зоны или прибрежные применения.

В этих ситуациях следует получить консультацию специалиста относительно наиболее подходящего варианта обеспечения фильтрации. В большинстве таких ситуаций выбор специального геотекстиля обеспечит хорошую эффективность фильтрации. В других ситуациях геотекстиль может засориться, что приведет к сокращению ожидаемого срока службы геотекстиля, и потребуется частая замена.

Заключение

В обычных почвенных условиях фильтрующий геотекстиль хорошего качества, выбранный в соответствии со стандартом BS 8661:2019, будет поддерживать хорошие характеристики фильтрации в течение длительного времени. В нестандартных условиях (например, описанных выше) следует получить консультацию специалиста относительно наиболее подходящего варианта обеспечения фильтрации.

Рекомендации

Британский институт стандартов (2019 г.) Геотекстиль – Руководство по спецификации для основного разделения и фильтрации. БС 8661:2019.

Фэннин, Р. Дж. (2010). О забивке геотекстиля. На 9-й Международной конференции по геосинтетике . Гуаружа, Бразилия.

Жиру, Дж., Луэттич, С., Ричардсон, Г., и Чжао, А. (2002). Проницаемость геотекстильных и гранулированных фильтров. На 7-й Международной конференции по геосинтетике . Ницца, Франция.

Жиру, Дж. (2010). Разработка критериев для геотекстильных и гранулированных фильтров. На 9-й Международной конференции по геосинтетике . Гуаружа, Бразилия.

Хейбаум, М. (2014). Переосмысление конструкции геотекстильного фильтра. На 10-й Международной конференции по геосинтетике . Берлин, Германия.

Кернер, Р. (2012). Проектирование с использованием геосинтетики . Xlibris Corp.