延长土工膜耐久性的研究

土工膜在水工建筑物中的使用寿命是工程技术人员关注的重点问题。要准确评估其耐老化性能，最可靠的方法是开展自然老化试验。国外大坝工程应用土工膜已有40余年历史，国内应用也超过30年，长期工程实践表明土工膜的抗老化性能值得信赖。自20世纪60年代起，美国、南非和纳米比亚通过实验室与野外试验发现，无论是寒冷还是干热环境，土工膜的强度和延伸率均无明显变化。实测数据显示，埋设于坝体内部的PE膜在15年后抗拉强度仅降低5%，极限延伸率下降15%。据此推算，在土石保护层覆盖下，土工膜的使用寿命按延伸率估算可达60年，若按强度估算甚至可达180年。

前苏联对聚乙烯膜作老化试验，根据推算认为用在坝内可使用100年。苏联能源部《土石坝应用聚乙烯防渗结构须知》​（BCH07—74）中规定：聚乙烯膜可用于使用年限不超过50年的建筑物。苏联文献认为：之所以限制在50年，是因为观测时间不长，因此对使用寿命的结论是极为谨慎的。当积累足够的观测资料以后，这个年限将延长。

另外一个旁证是：英国从1860年开始，混凝土坝内的伸缩缝止水片应用橡胶制品。经检查，至今尚未损坏。由此可以认为，坝内埋设的橡胶膜使用寿命在100年以上。而聚合物橡胶的耐久性优于天然橡胶。因此用于坝内防渗是安全耐久的。

我国在土工合成材料应用领域已取得多项重要研究成果。河海大学研究表明，土工材料在受拉状态下，高应力区域老化速度明显快于低应力区域；若将应力水平控制在20%以内，材料使用寿命可超过100年。大量试验数据与工程监测结果证实，土工膜具有优异的耐久性能。以西霞院工程为例，该复合土工膜防渗坝采用PE膜作为防渗主体，铺设于上游坝坡并覆盖土石保护层。这种结构设计不仅有效降低了膜体应力，还隔绝了紫外线辐射。根据国内外试验数据综合分析，该工程中土工膜的使用年限可达50年以上。

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