【doc】江油等火电厂用土工织物作灰坝反滤层的研究
江油等火电厂用土工织物作灰坝反滤层的
研究
SUM?.45
?.3.1989
成都科技大学总第{5瓠
JOURNALOFCHENGDUUN[VERSITYOFSC[ENCEANDTECHNOLOGY1989年3期
江油等火电厂
用土工织物作灰坝反滤层的研究
高正中
(车校水电学院亦刮
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
最)
周帮林
(西甫电力设计蔗)
(摘要)土工织物是一种七十年代崛起的新型土工建辩,它具有排1|,过 准,隔离,增强等功能.且施工简便,易于保证工程质量,节省工程蓥月等.国外直 甩土工织物的历史虽担30年左右.但它巳广泛应用于水利,电力,冶金,道路,建筑 等工程建设.土工织物的工程直用在我国虽起步较境,但这{羊新料和新技术.巳引 起国内各郭门高度地的兴趣和重视.对四JI_江油,宜宾黄桷庄和河南首阳山电厂灰埙
工程.为采用针刺无纺土工织物作灰坍滤层.代替传统砂砾反滹料,系统地进行了 织物的畴征孔径,压缩与彦建特性的研.通过织物滹层设计.糟漠灰一红物蛆台渗 透试验,挺出了满足暂涌.透亦性与耐久性要求的织物堪层.
关键词:土工织桕;有效孔径;遘水性过庭性耐久性
i.粉煤灰的有关特性指标
1.1颢粒大小级配
联台使用筛析法与比重计法测定其颗粒大小及级配睛况.即对0.1mm以L采用筛 析法,0.1mm以下采翻比重计法.试所得各电广粉煤灰的颗粒特征指标.如
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
1所
歹l】.
表1,各电厂粉堞灰颗粒特征指标(mm)
1.2渗遗系数K
用南70型渗透仪.在常水头条一下测定.得各电广粉煤灰的渗透系数为K江=1.41 xlO,Cm/8.K=3.6×10一'cm/.s首=8,70×10cm/s.
车文1988年12弃1日收科
5:
1.j粉煤灰的化学成分
I:汕黄桷庄发首阳山电厂粉煤灰.经成都科技大学纥学系等单位分析捌磕.各栅 煤灰孵亿学成分及酸碱度如表2所示.
表2各电厂粉堞灰的化学成分
电广s0FPof2o3cao'foso3尸o5o2.?a.羹尸日量
3O0【30805.7l8【
/【730【5584l03
1.50O.33O9334978
2.无纺土工织物滤层性能试验
I述电厂灰坝士工织物滤层,主要针对成都无纺布二r,湖南维尼纶厂.天津新立 无纺织物,江苏杨中无纺针刺呢厂生产的无才针刺土工织物进行试骑研究,除成都无
纺布二厂产品外,主要考虑300克/平方米规格产品.织物滤层设计的有关特性指标确定
如下.
2.1织物的特征孔径
呵用遥水材料或滤层的无纺土工织物,具有许多形状和大小不一的孔径,织物的 孔径大小反应了织物透水及阻止土颗粒通过的能力.为,区别于士的粒径"D,一般 O来表示织物的孔径,常用于表示织物特征孔径的是有效孔径O,其含义是控制织 吊物过滤特性.亦即阻止土颗粒通过和保证水流畅通的有散孔径.对O的取值,目
前国
内外,』j无统一标准主要有O.,Oo,O.和O.四种标准.其定义为小于该孔径的孔 眼相应占50%,90%,95%和98%.根据目前国内多数单位的建议,以下取O.=O9.. 测定织物孔径的方法有干筛法湿筛法,水银压八法,动力水筛法等.将织物同 定在筛框上当作筛网的干筛注.试验设备简单,试验精度尚在允许范围内.国内外采用
亦鞍普迫,故采用干筛法确定织物的特征孔径.使用柳州探矿机械1.生产的XSB一70B
捌振筛机,试验用砂为福建平潭标准砂.用球磨机碾制.诜净,烘干,经人工仔细率 定.
目前,对筛分时间,筛科用量等.国内外还没统一
规定
关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定
.为摸索最佳振筛f;j'间与筛 料用量,进行了筛料分别为10日,50,30克,振筛时间为5,10.20,30,40,50.60
}钟的比较试验.筛料粒径取各级标准砂的下限值(参照美国陆军工程师兵团的规定),
在嗣同一规格型号的士工织物作筛网的情况下,其筛糸量(织物以上及夹塞在织物内的筛
料量)与振筛时间的关系曲线如图1所示.织物特征孔径(O..)与筛料用量及振筛时间
的关系如图2所示.
'
从圈1可知.(1)筛料用置一定时,振筛时间对筛余最有较大影响.随振筛时间的 增长,过筛最增大.押应筛余量减小.a振筛时间大于30分钟后.其时间的增加对稀尔
地?弛
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广厂一
广.电电
一
电臣山,
油槐阳
江黄首
0.10
0.08
o..6
图l筛泉量,振筛时间关系曲线图20?,谛料用量,扳筛时间关系曲线 量降低的影响更加显着.(2)在各不同振筛时间下.筛余量开始随筛料粒径的碱小而
降低.但当移料粒径藏小到某一界限粒杼时,随筛料粒径的戒小.筛余量不{叉不减少,
反而增大,最后过筛量藏小到接近于零,这通常称为干筛涪巾的静电效应"t对试验 用成都无纺布二r_s0Og/m规格的土工织物及标准砂而言.-生静电效应的界限粒径直
约为0.06m111:
一
I所述.在筛料用量不同时都表现出类似的规律.这些情况说明,针刺无纺土工织 物的孔眼不同于一般呈直通孔眼的普通筛嘲,而是由织物纤维之间的间隙构成形状大小
各异的,星弯曲的非直接连通的通道.因此,只有当粒径合适的砂粒,克服了织物间隙
淤堵阻后才能下落,故振筛时间过短,克服织物孔隙淤堵阻而通过的砂粒很少t过 赫量亦小.但振筛时间过长.由于砂粒重量及振动的影响,致使织物结构发生变化而导
致孔径变化,陶而过筛量明显增大.另一方面.当砂料粒径小于0.06mm~.在振动过 程中,这些极细颗粒与纤维丝摩擦产生静电现象,使蜘砂粒吸在纤维丝上.从而导致
过筛量减小.故振动时间越长,这种静电效应更加显着,即筛糸最随粒径的藏小而增大
的撕律更为突出.
振筛时问及筛料Hj量的同,对织物特征孑L径(0.o)的影规律如图2所示.当 筛最一定时,随振菏时间的增加,0..有所增大,在振筛时间矧时,0..又随筛料用 匿的增多而减小.
从上述可见.用干筛法确定织物特征孔径对,幽振筛对f与筛料量的变亿影响到织 物试验的筛余量,而筛余量的偏大或偏小,又寻致确定出的织物孔径相应偏小或偏大,
因此,合理确定干筛法中的振筛时闷及筛料用置是十分重要的? 通过比较试验.考虑到实际应用条并参考国内外有关资料,确定取振筛时间为 2030分钟.筛料用量为50克.筛分冀土工织物一辱}不重复使,经干筛法试验,各 针剌无纺士工织物的特征孔径如表3所,,
袁3无纺土工织物的特征孔径
,
2,2识物的压缩特性
针完纺土工织物是借助于针刺工艺,将高分子台成纤维相互缠结在一起而形成整
体的类似于毡毯类的絮松状结构,织物厚度一般指压力为2KPa时的厚度.当织物用怍
穗层时在上覆荷载作用下,织物具受荷压缩,厚度变小,渗透性降低的特性.而, bier物厚度的确定及厚度校正,对计算出的不同荷戴下织物的渗透系数影响很大e 采用杠杆式压缩仪,在饱和条f|}下,进行不同规格-i-X.织物加(?】)载时的压缩试 验.成果表明:不同规格的无约土工织物都有受荷压缩.蠲荷回弹的性能.织物的压缩
性与其纤维成分,加工工艺,厚度等有芙._1旦土工织物一般都具有较大的压缩整,当上
覆荷裁为4oOKPa时.其压缩率即压缩变形量与原厚度之比约为5O%左右,其中,枉
200KPa压力内的压缩变形量较大.一般可选压力为400KPa时变形量的70%左右超
过200KPaJ6"织物的压缩变形趋缓.织物的压缩变形中.包括较大部分可恢复的弹性变
形及部分残余变形.各织物的残余变量一般约为原厚度的10~20喵左右.不同荷载下.
各无纺土工织物之厚度如袁4所列.
表4无纺土工织物不同荷载下的厚度(ram)
2.5不同荷载下织物的渗透系数Kg…
自制有机玻璃回筒形垂直渗透仪,内径=lOcm.置于三轴仪压力直位置采用经率 定的刑环加荷装置.通过传力杆与加压板加压.是大荷载加至100oKPa,采用两层胶胜
阊边缘粘合的试样垫圈套.配合法兰接头.以防止出现沿摘壁的边界渗巍.为避免拥噩
及承压顿减少织物试样的过水断面.'防织物上下分别放置有100目铜丝网外,加医与承
压板刚试祥接触的两面上.均分j]『J:'仃不卉的淘椭若干.托钻4',4L~K/下.使
川萱!c果牛目当理想.
按达西定律,在常水头条H:下测定反映织物渗透特性的垂直渗遥系数9值经 单屡,双层及三层比较试验确定采用单屏织物样水流自上而下.试样先浸水饱 和试验前仔细排除各测压管及织物试样底部粜气物计算厚度按压缩试验成果校 正.经平行测定各型织物在4ooIKPa荷截内的垂直渗透系数K9值为10一10cms 范围.
针刺无纺土工织!囟规格.加工工艺等的f司.其透水性略有差异,但一般都县有 良好的透水能力.?工织物的垂直渗透系致略小r水半渗透系数无纺}:工织物受荷 后,厚度藏小密度增大,其透水性能随上覆荷栽的增太耍降低.尤其是存低压力范丽
内降低幅度更大,当荷载超过400KPa后,i一工织物的透水蛙随荷藏增大而变化甚微
基本趋予稳定,渗透试验成果表明试验昕用成都无绮市=广f=问规格前针刺无纺士
织物,在高压力下的垂直渗透系数一般"1一:)×j0cm7s.,Li右., 无纺土工织物受荷削其透水性降低的现象窟当考虑织物受荷后,垂直渗透系数的 稳定值与::受荷时相,一一般降低约5倍左右.而其{_1荷载为50KPai~j-渗透系数降低选
40%.200KPa耐降低约8O%.因此,采用织物受荷后l的渗透系敦值亦是织物滤层没计
中应注意的问
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
,否毋玎.会对士工织物的工程应用造成偏于不安全的影响. 3.土工织物滤层设计
5.1织物滤层的作用机理
土工织物的过滤机理与砂砾滤层不尽招同在单向水流作川下,通过对薄形织物反
(Marks),19诵]表明,在运嗣初期织物滤层允许L体中的部分滤过程的观测(马克斯
细
颗粒通过织物的孔隙被带走,剩下的较粗颗粒杠织物I近形成砂砾架空层,并在其后形
成另一种颗粒级配的粒状反滤吕,此层亦稀自然反滤屠,其渗透性能随距织物面越
远越
小,该层后面为原土层.形成自然反滤层后,:『二颗粒不再流失.处于平衡状态,其反滤
过程示意见图3,可见.上工织物不是直接起反滤j_}{而是由识鳓均屏蔽作嗣起到在
原土体中自然形成稳定反滤层的媒介作用.起自'
动形成滤层的催亿剂作用.,
5,2织物滤层孔径设计
土工织物用作滤层的关键特陉是它的开d:LJ:
小及透水性.织物滤层设计-.}1.应根据被保护土
伟的颗粒组成,选择孔径大小,孔隙度,厚度等适
当的土工织物,以促使:中自然反滤层的形成.
选择织物孔径时,考虑了以F两个要求;'I)缨
物-Ti径不宜太大.以保证存被保护的;内形成
蘑蕊习3枷反漕过程示意圈
反滤带以后,士颗粒不再继续流失即避免发生管涵破环.'2)织物孔径不宜太小,zl 免颗粒把织物的-~LBE大量堵塞,或在工织物的内蕊形成一是由细:L颗粒构成的相对不
逶水曩(饼,以致不能保证滤层具有足够的透水性,失去长期的排水融压作H 利::1-E物滤层孔径殴计.目内外已提出有若干没计准.针对江汕,黄桷庄技 订阳山电厂灰坝土工织物的滤层的孑L径设计,主要采用了以厂几种有代表性的准别.以
进行综合i-L较.削别.
0.
2.1根据占典的砂砾料反滤准则导出
{.2.j.1美国陆军工程师兵团水道试验站提出的准则
防止营涌:O?DB
保证透水性:O?DJ及>1oK
其中:0——织物的有效孔径:D——被保护士的桨特征粒径:
——
织物的渗透系数;;——被保护=f=的渗透系数. 3.
2.1.2美国柯罗拉多大学提出的修改准则(1983) 防止管涌:O.0?2D55
防止淤堵?被保护士系自身反滤士甓-_<s盛:,甓<s)
K>K即
其中:——土工织物受压或堵塞后的渗透系数 ?非自身反滤士O..?2D
.
3.
2.
2希尔坦(Heerten]等人提出的准别(1982) 防『k管涌:无粘性一f:C?5'
O<!oD.及O?D..
C<5
O<2.
5D5口及O?D口.
粘性_十O.<l0D口及O.?D..
O.?l00#m
防止淤堵:>
3.
2.3劳迪尔(Loud,ere)等人提出的准删(i983) 防止管涌无粘件土C.>4O.<D. C<4O<0.8D5. 粘性土C>4一
O<D.5及O?50P-IN
C<4-
O.<0.8D5o及O.?50m
防止淤堵>lO;
3.2.4吉劳德(GIROUD)准则
用土工织物怍反滤层时,美国的GIROUD把反滤作用简亿为四个主要因素之间的 关系,即织物的有效孔径是土粒某特征粒径土壤级配(用不均匀系数C表示)和 士壤街度指数I.的函数即O=,(d.?e?I.)
经推导得防止管涌C?3O?<3,DC.D'
C>30g0<171口一5口
防止淤堵Oo>D(大连工学%)
及.>25K
按照以上织物滤层孔弪设计准,采用经直接测定的江等电厂粉煤扶的顿粒特征 和渗透系数等指标,以及各r家土工织物的特征孔径与渗透系数值从织物滤爱防止营涌
与保证透水性的判别结果,可供各电广灰坝滤层采用的土工织物滤层可初步择选如下.
江油电厂:成都无纺布二厂(300,350,4oog/m) 新立无纺织物l(3oog/m)
黄桷庄电厂
片Ll{电厂
扬中无纺针刺呢l'(30Og/m)
新立无纺织物r(300g/m)
成都无纺布=}(400g/m)
湖南维尼绝广(300g/m)
杨中无纺针删呢l(aO0g/m)
新立无纺织物厂(300g/ill)
成都无纺布(40o,350,300,~5og/m)
5.5粉煤灰/织物组合渗透试验-
用土工织物进行反滤,影响该过程的因素很多.其机理也还术完弄清楚.根据国 内外的实践经验.用土工织物作滤甚,出现管涌的可能性很小,要一题是"后期堵 塞"的题,结合工程实际进行粉煤灰/织物的组合棋拟试验.蹙验工织物是否能防 止粉煤灰大最流失,是否能真TE起到理想的滤爱作用.遮对,.保电r的安全j重行 是一分必要的..
采用自制的两套组台i有机玻璃V!i筒形渗透直径为30cm'jlcm.分进行黄 桷庄电厂粉煤灰和新立无纺织物r产3O0g/f:工织物.以及首阳山电r灰jE_i湖南维
纶厂产3oog/m织物的组合过滤试验.试验水力坡降J从1.170(一般电j在3左 右).每天上下午各副记二次.连续测试96o;J',时.
3.
3.1流量随时间的变化..
从试验可知,当水力坡降改变睛.渗流量髓之变.斗妁渗流量都较大,仉一般经 过6,10天时间.流量都能渐趋稳定.渗水清澈透明,无细灰流失.表l列,在I式验的 同水力坡降下.土工织物滤暑都县有良好的保砂弛张透水性.能正常地起滤层的作 用..
3.
3.2渗透系数对比?
新土工织物的渗透系数为经灰/织物过滤试验结束后.物淤积后的渗透系数 为.一般<.根据经验,若K.>(5,10)K,则认为织物滤层的透水性是畅 通的,满足透水性要球.
组合过滤试验结束后.对被淤堵的织物试样进行渗遥系数删定.天津新无纺织物 广试样之=1.05×10_"cm/s.湖南终尼纶广谚:样之K一5.36×10_"cm./s.与相应 粉煤灰样的渗透系数对可知,黄桷庄电厂粉媒灰穹新无纺织物广工织物系统/ 9
?--29,『…皂r_鼢煤庆湖南维尼纶广士工织物系统/e!.J,经4
柏渗透试验.物滤层的渗透系数降低倪2—4倍,裘明织物滤层即使被"淤堵.冀遥 水能力仍大太高于粉爆灰,即乃可正常发挥滤水作用.
?,
3.
3梯降}匕(GR)
197T年美国陆军工程师兵团水遭试验站所修定的指导性
规范
编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载
巾,曾建议塥梯降比 (GR)米判断织物的遥水性,即以冰头损失来判断织物的淤堵情况,这是目前民内外 公认的授验j王织物谩水性的比较好的方法该规范规定,在试验进行24小时『.若
GR?0.l一工织物能满足德层的要求,其梯降比的定义为:
GR:I/i2
其中:——通过十工织物及相尊j51时(25ram)士样的水力梯度;i——通j2?, (50~iqm)一样的水方梯鹰.
试验成果表『l1j,同水力坡降下,皆满足试验14小时届G?:j的要求,对任一水力 坡#.组俞渗透试验都是进行到1O天上的,当水力坡降J=3.5时.梯降比的一均值 GR一1.
49,J=5,5时.GR=l,82,J=7,O时.GR—l,09.表明织物滤层不ft满足
透亦防淤墙的要求.H具相当的安垒度.
从蛆台渗透试验还知,通过较长时间的渗滤,粉煤灰剥?工织物滤屠的游靖,并非 浆想象的那幺重.试验结束后,将淤塞的织物试样与验前相比,{半方厘米面积. 淤寒的粉煤灰设0.03宽左右.对黄桷庄电厂柑煤灰/织物坦合系统,经测定系统的渗遥系
数为1.8×10Cm/s左右.印略低予粉煤灰的渗透系数值.说明f_丁物于1'滤E 扁.系统的渗透忙主要取决于粉煤脏术身的渗透特性.
4.土工织物的耐久性
无纺』工织物用作灰坝滤层,织物的老亿及可能使J1j的年限,是人们所关注的 题.老亿是一种自然现象,是一切事物发展的必然规律.E工织物和其它材料一样,受外
界各种【玎煮的影响是会逐渐发生老化的,其外观,物理化学性,机械性等会出现变化
对由人工台成的高分子聚台物加工制成的土工织物,影响其老化的请『r4素f,太刚灼
紫外线辐射超着最主要的作用,同时也与织物纤维的品种等有关. 若土工织物在覆盖的情况F(或埋在?中),刚老化速度要缓慢得多.侧如,?O年{. 衬,法国一些工程上使用的土工织物(多系涤纶无纺织物)经l2年lF,-取样渔查,绝太部
分强度降低不到3O嘶.我国江苏嘶马.海门两工程使用的丙纶编织,在水Fi,10年 时间,取样试验其强度下降一般为3O呖左右.根据联帮德国汉诺威大学的试验,萄有保
护的情况下,经l5年,涤纶强度下降不到5嘶,丙纶不到1o呖,而老汜逮寒随时间的扛
移有明显的减缓趋势.美国吉劳德等人根据在土坝中所取铺设多年的士工织物试样,取
得一些经验表明,』::织物的水力学和力学特性的老化是缓'陧的,标准穆透系数至多降
低10储,强睦降低:大于30%.据苏联学者A?波波夫介绍,陈锦纶外,萁lf也成持的L
工织物抗老年限可达40—5O年.我国化工部广州老位研究所试验表明.一墼i:纤材{,
的抗老兜性能均在1D,3O年l上
对于选用土工织物作荻坝滤层的织物老化问题针对i上织物的老化特性,H望比 意在运输,储存,施工过程由,尽量避免织物长期暴露在阳光下,尽可能选用抗老化性
能较强的黑色或深色的涤纶及晴纶织物加之土工织物滤层又铺设在灰库的隐蔽部位.
因此.列]:一般使嗣年限约为10—20年的电厂灰翊工程,=L织物滤层是完全能满足使
用要求的.电厂粉煤灰溶液一般呈弱或中等碱件.-此,无论电厂鼢煤灰的化学成分及
溶液酸碱性都不会列灰坝滤层产生不利的影响.综上述.无纺.I:织物甩作电厂灰 滤层,奠老化问题和使用年限等都是不必担心的l_口'题.
结语
(一)干筛法测定针刺无纺土工织物的特征孔径时所划织物孔径随振筛时间 的增加而增大,随筛料用量的增大而减小.经比较试验,适宜的振筛时闫职为0,30分
钟,筛科用量为50克.
(二)无纺土工织物具受荷缩,卸荷回弹的特性.织物上覆荷翁超过200KPa 后,变形趋缓,在200KPa压力内织物的压缩变形量较大,一般町迭压力为40oKPaEt 总变形量的7O%左右.织物的残糸变形量一般为原厚度的1O,2O%左右. (三)无纺土工织物受荷后垂直渗遥系数的稳定值与不受荷对相比,降低约5倍 左右其中荷裁为5OKPMt,]-,降低达40%200RPa对降低略80%,当荷载超过400F..Pa
后,渗透系数基奉趋于稳定.土工织物受荷后其透水性降低的现象,是织物滤层设计中
应予考虑的问题.
(四)应用不同织物滤层设计准则,初步确定出适用于上述各电广灰坝滤层的 织物类型.通过粉煤灰/织物组合渗透试验,进一步验证丁在灰坝可能出现的水力坡降
内,织物滤层能正常地起到保砂和渗滤帕作用,且具足够的安全度 (五)由粉煤灰/织物组台渗遥试验可知,不同水力坡降下经6一l0天时间过滤 渗流量可基本趋于稳定,淤堵"U后织物的渗透系魏相蓉约2—4倍织物即使被淤 堵"其渗透系敛仍比粉煤大效十倍,试验成果表明,不同渗透坡降下,皆满足梯降 比GR?3的要求,织物滤层的试验淤塞量约为0.03克/半方厘米.粉煤灰/织物系统的渗
透性主要取决{粉谍灰本身的渗透特性.
(六)无纺t工织物用件电厂扶圳滤层的老化问题及使用年限等,是不必担心的 问题.
参加试验研究的还有囊淑蓉,夏洪尉.本研究项目得削定教授的亲切指导,仪
致谢意
参考文献
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InvestigationofNon—WovenGeofexturestobe
UsedforAshDemFiltersofSeveralpowerplants
GaoZhengzhongZhonBanglin
ABSTRACT
Geotextilesaeraile~hTconstructionmaterialsdevelopedin1970S. Theycan
beconvenientlyusedfordrainage,filtering,isolation,andreinforcement,and
havebroveneconomica1andreliable.Althoughthehistoryofgeotexture$isre—
latlvelyyoung,only30years.wideapplicationshavebeenfoundinhydranllc engineering.electricalenglneering,metallurglca1industrY.andCOnStruction
engineering.Despiteofitsevenlaterbeginninginoarcountry.manydepart—
mentsarehighlyinterestedinthesematerla1andthistechnology. Inordersubstltutetheacupuncturenon—wovengeotextureforthetraddl—
ti6nalsandygravelasthefilterofcoalashdamsintheJiangyluandHuang
gozhuangpowerplants,Sichunngprovince,andtheShouyangshanpowerplant, Henanprovince.thecharacteristicp.redlamefer,Compressibilities,andper—
meabilltleSofSeveralnon—wovenmaterlashavebenninvestigatedsysterna—
ticaly.
Throughgeofexturefilterdesignandcoalash—geotexturecombined
seepagetests,properfiltersarechosenwhichcanmeettheregu~rementsof piping,permeability,anddurabilltyforthesepowetplate. 62
KeyWords:geotexture.effectporediameter,Permeability.filterbility, durability