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【摘 要】 南水北调中线工程渠道设计中拟选用SDM材料（防渗保温双重功能材料）作为保温防冻衬砌结构来防治混凝土衬砌基土冻胀破坏。为了计算
渠道边坡的稳定性，通过室内摩擦试验测得了SDM材料与基土、混凝土之间的摩擦特性参数。对SDM材料的性能以及其与基土、混凝土之间的摩擦特性试验
方法进行了简述，并对其摩擦特性试验成果进行汇总和分析。
【关键词】 SDM防渗保温材料；摩擦特性试验；南水北调中线工程
中国分类号：TV4；TV67 文献标识码：B 文章编号：1000-0860（2005）04-0096-02
Experimental analyses on friction performance of anti-seepage and heat insulating material of
SDM in the channel design: Mid-route of South-to-North Water Transfer Project
TIAN Shu-juan, WANG Xin-zhong,YANG Rui-yin, LIU Jian-kun, FENG Chun, LIU Xiu-yun
(Hebei Reseaech Institute of Investigation and Design of Water Conservancy and Hydropower, Tianjin 300250, China)
Abstract: In the design of the channel of the Mid-route of the South-to-North Water Transfer Project, the material of SDM (super
duplex material) is to be adopted as the anti-freezing and the supplemental lining structure against the failure of the foundation
soil for the concrete linings from the frost heave. For calculating the stability of the slope sides of the channel, the friction
coefficients in between SDM, the foundation soil and the concrete are obtained from the indoor test; for which the method of the test
is briefly described. Furthermore, the results form the experiment are summarized and analyzed as well.
Key words: SDM; experiment of friction performance; Mid-route of South-to-North Water Transfer Project
1 引 言
南水北调中线工程总干渠河北段沿线渠道设计中混凝土衬砌防基土冻胀破坏，成为工程中非常关键的问题。为了保证渠道边坡的稳定，要求拟采用聚
乙烯复合发泡材（简称SDM）与渠道边坡的基土、混凝土衬砌板等之间满足一定的摩擦力。通过室内摩擦试验测得了混凝土、各类基土在不同状态下与SDM
材料之间的摩擦系数及粘聚力，并进行了成果分析。
2 SDM材料主要性能
SDM是采用交联发泡技术使树脂膜料发泡成为泡孔细小、 分布均匀闭孔结构的泡状材料， 具有保温性能。 摩擦试验采用的SDM材料主要性能指标见
表1。
3 摩擦试验方法及试样制备
本次室内摩擦试验采用的仪器为GJY-2型等应变直剪仪。 试验方法采用自然快剪、饱和快剪两种方法，在取得峰值强度后，采用反复剪方法取得其残
余强度。
试样制备过程中，粘性土按其不同土类及密度要求，分别制备天然、饱和状态两种试样，试样面积为30cm2；砂土类土按其自然堆积密度制样； 混凝
土试块按灰、砂比为1：2配比进行制样，试块养护28d。所有试样室内摩擦试验均按天然、饱和两种状态进行。
4 试验成果整理
试验过程中，对粘性土在最大干密度及最小干密度条件下，分别进行自然状态和饱和状态下的峰值强度及残余强度测定。对于砂性土及混凝土只做自
然状态及饱和状态下的峰值强度及残余强度测定,见表2.
5 试验成果分析
试验结果分析如下：（1）各类土与SDM材料之间摩擦系数，在相同状态下随颗粒的平均粒径（d50）的增加，其摩擦系数增大。（2）相同状态下的粘
性土与SDM材料之间摩擦系数随着密度的增大而增大。
（3）同一类土与SDM材料之间摩擦系数随饱和度的增大而减小，相对而言其残余强度随饱和度的增加变化较小； 粘性土与SDM材料之间摩擦系数随饱
和度的增加而降低的梯度比砂性土大。 （4）由于在试验过程中材料的变形，使剪切面发生变化， 使得SDM材料与各类土在残余强度中产生了一定的粘聚
力。
（1）通过摩擦试验测得的SDM材料与各类基土和混凝土之间的摩擦特性指标可供渠道边坡设计参考。（2）建议各类土的残余强度不考虑粘聚力。（3
）本次室内摩擦试验采用的仪器为GJY-2型等应变直剪仪。该方法的优点是简便易行，缺点是剪切面积偏小（30cm2）， 且受SDM材料变形的影响较大。在
条件允许的情况下，建议采用室内中型剪试验或选取几个试验段进行现场试验，以使试验参数更加符合实际情况。（4）SDM在国外称为伸缩材料，应用均
布荷载下的屋顶保温、防渗、微小压力下的缝隙止水等。SDM材料在100kPa压力下，压缩量为43.8%；在200kPa压力下，其压缩量已达到60%。因此， 建议
在工程设计中，应考虑在渠道水位反复变化时，由于SDM材料的高压缩和高复原性对其上部刚性混凝土所产生的影响。
表1 摩擦试验用SDM材料主要性能指标
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