土工膜（片材）防水防滲機(jī)理
工程中廣泛應(yīng)用的聚乙烯和聚氯乙烯土工膜比粘土的防滲性能強，幾乎是不透水的，尤其是高密度聚乙烯其防水性能更強，如果用滲透系數(shù)來表示，可達(dá)10-13—10-15m/s量級。但是土工膜和土體在滲透機(jī)理方面是不同的，作為防滲體的粘性土體在滲透分析時被視為多孔介質(zhì)，土體中的滲流滿足Darcy定律：
Qp=kiA
式中: Qp—滲透流量; k—滲透系數(shù); i—滲透坡降; A—滲透過流面積
而土工膜被視為無孔介質(zhì)，水是通過擴(kuò)散作用進(jìn)行遷移的。是與土工膜接觸后會擴(kuò)散到土工膜內(nèi)，當(dāng)兩邊壓力相同時，滲入土工膜與滲出土工膜的水分子量相等；當(dāng)土工膜承受水力壓差時，就會形成壓差流量，其與膜內(nèi)濃度梯度而產(chǎn)生的流量一樣，而區(qū)別于有孔介質(zhì)中的滲流現(xiàn)象，所以不能用Darcy定律來描述，而用Fick定律來表示:
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式中:J—擴(kuò)散流量 ; |
D—擴(kuò)散系數(shù); |
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—膜內(nèi)的濃度梯度 |
盡管土工膜內(nèi)水的擴(kuò)散與土體內(nèi)的滲流在機(jī)理上不同，然而，在巖土工程中，人們習(xí)慣用滲透系數(shù)來描述和認(rèn)識滲透介質(zhì)的水力特征，所以，在工程實踐中，人們也習(xí)慣用滲透系數(shù)來表述土工膜的滲透性質(zhì)。
實際上擴(kuò)散過程中，擴(kuò)散系數(shù)D通常是隨濃度C而變化的，所以用滲透系數(shù)來描述土工膜的透水性質(zhì)，在機(jī)理上是擬似的，在數(shù)值上是概化的。
法國的Pierson 和Eloy等人對厚度分別為1.7mm、1.6mm、5mm的HDPE土工膜，進(jìn)行水力滲透實驗，結(jié)果為： 對于HDPE，壓力差從0~2MPa之間變化時，層流流量為一常量，即為自擴(kuò)散流量，這說明，對HDPE這樣的憎水性介質(zhì)，即使受到很大的水力壓差作用，由壓差引起的擴(kuò)散流量仍然未產(chǎn)生；
擴(kuò)散流量還可以通過水蒸汽實驗（WVT）得到，水蒸汽的分子能量大，可以單個形式存在，在相同壓力下比水中以分子團(tuán)形式存在的更容易透過土公膜，但蒸汽壓差很小，在24℃溫度下，膜內(nèi)外側(cè)的相對濕度差為100%時，產(chǎn)生的蒸汽壓差只有3KPa。所以，水蒸汽實驗（WVT）更適合于環(huán)境工程的情況，而水力滲透實驗更適合于水利水電工程的情況。
若以多孔介質(zhì)的滲透系數(shù)衡量，完好的HDPE土工膜的k=10-14m/s,對于一個擋水水頭為100m，擋水面積為20萬m2,水力坡降為100000的蓄水工程，一晝夜的滲透水量僅為20m3。
與完整無損的土工膜接觸的水是通過擴(kuò)散作用遷移的，但在工程中人們習(xí)慣用類似于多孔介質(zhì)的方法進(jìn)行滲流計算；實驗與計算均顯示，通過完整無損的土工膜的滲流量是很小的。然而，實際上，除了土工膜生產(chǎn)過程中造成一些自身缺陷外，工程施工過程中難以避免形成以點（施工損傷點，拼接、錨固等薄弱點）、面（施工導(dǎo)致土工膜分散分布的損傷點）、線（拼接縫、錨固縫）分布的小的或微小的滲漏通道，以往的工程實踐表明，這些缺陷產(chǎn)生的滲流量往往大于完好土工膜整個防滲面積上的滲流量。施工質(zhì)量是實現(xiàn)防滲目標(biāo)的關(guān)鍵。
