Các chức năng chính của vải địa kỹ thuật và các sản phẩm liên quan được sử dụng trong hệ thống thoát nước là: lọc, tách và thoát nước.
Trong hệ thống thoát nước, vải địa kỹ thuật đóng vai trò như một bộ lọc. Trong các ứng dụng địa kỹ thuật, một bộ lọc vải địa kỹ thuật có hai chức năng thiết yếu: nó cho phép nước xâm nhập và nó giữ (giữ lại) đất chứ không phải các hạt đất. Bộ lọc phải đảm bảo cho phép sự xâm nhập của các hạt mịn do nước mang theo. Nếu các hạt mịn không thể đi qua bộ lọc, nó sẽ bị tắc.
Ứng dụng của địa kỹ thuật để thoát nước và tầng lọc
Hai tiêu chí được tính đến khi thiết kế bộ lọc: khả năng thấm và khả năng giữ. Hai tiêu chí đối lập nhau nhưng không hề mâu thuẫn. Vải địa kỹ thuật phải có kích thước lỗ đặc trưng đủ nhỏ để giữ đất và đủ lớn để nước chảy tự do cũng như các hạt đất mịn nhất theo nước đi qua bộ lọc.
Thoát nước
Trong thoát nước, vải địa kỹ thuật được sử dụng như một “bộ lọc” giữa đất nằm và vật liệu thoát nước. Một số vật liệu địa tổng hợp (ví dụ: vật liệu địa lý thoát nước) thực hiện chức năng thoát nước.
Trong số các ứng dụng, có thể phân biệt các ứng dụng sau:
- Thoát nước ngang (trong kỹ thuật truyền thông thường được gọi là dọc), trong đó vải địa kỹ thuật bao quanh một vật liệu lấp đầy dạng hạt có thể thẩm thấu lấp đầy rãnh đã đào,
- Thoát nước bề mặt (lớp), thoát nước sườn, một hệ thống bao gồm một bộ lọc vải địa kỹ thuật và một lõi dẫn nước (lưới, lá có dập nổi, v.v.).
Vải địa kỹ thuật được sử dụng trong hệ thống thoát nước làm bộ lọc
Một trong những yếu tố đầu tiên để đánh giá vải địa kỹ thuật như một bộ lọc là cấu trúc của vật liệu, đặc biệt là ảnh hưởng của nó đến kích thước và sự phân bố của các lỗ rỗng trong vật liệu.
Về mặt này, vải địa kỹ thuật có thể được chia thành ba loại:
- Vải không dệt mỏng,
- Vải không dệt dày,
- Dệt thoi.
Sản phẩm không dệt mỏng là vật liệu có độ dày nhỏ hơn 1 mm. Chúng thường bao gồm các sợi mịn liên tục, ban đầu được đặt để tạo thành một mạng lưới lỏng lẻo. Sau đó, sản phẩm sẽ được ép bằng các con lăn nóng, làm cho các sợi hàn tại các điểm tiếp xúc, hoặc được khâu thông qua một bộ kim có móc.
Việc dùng kim làm vướng các sợi một cách cơ học, khiến chúng trở thành một dạng nối tiếp. Do sự sắp xếp ngẫu nhiên của các điểm tiếp xúc, các lỗ rỗng có kích thước đa dạng hơn so với trường hợp của vải.
Sản phẩm không dệt thô thường là nỉ và bao gồm các sợi được cắt nhỏ. Ban đầu chúng được tạo ra như một lớp lông cừu lỏng lẻo và sau đó được xếp thành kim. Thường thì sản phẩm được cán để có bề mặt tương đối mịn. Do độ dày của chúng, những tấm vải địa kỹ thuật này có thể được coi như bộ lọc ba chiều. Như trong trường hợp của vải địa kỹ thuật mỏng, kích thước của các lỗ xốp của chúng có thể thay đổi trong một phạm vi rộng.
Vải địa kỹ thuật dệt có hai thành phần: sợi dọc chạy dọc và sợi chỉ chạy ngang vải. Vật liệu dệt bằng kỹ thuật thông thường có cấu trúc trực giao với các lỗ tương đối đều đặn phân bố đều trên bề mặt vật liệu. Thành phần của vải thường là ruy băng phẳng, sợi ruy băng hoặc sợi tròn liên tục.
Cơ chế hoạt động của bộ lọc vải địa kỹ thuật
Các tiêu chí cho bộ lọc vải địa kỹ thuật phụ thuộc vào điều kiện dòng chảy. Trong các ứng dụng thoát nước điển hình, có một dòng chảy tầng một chiều cố định.
Khi nước chảy qua hệ thống vải địa kỹ thuật của đất, các hạt đất thô hơn sẽ tạo ra các đường hầm phía trên các lỗ mở của vải địa kỹ thuật. Điều này cho phép các hạt mịn hơn bám vào vật liệu chảy qua các lỗ xốp của vải địa kỹ thuật và bị cuốn trôi theo dòng nước chảy.
Nếu không có đất, tức là sự di chuyển của các hạt đất rất mịn qua các lỗ rỗng của khung đất, hệ thống ổn định rất nhanh chóng và không có sự thay đổi cấu trúc đất ra khỏi bộ lọc. Cái gọi là bộ lọc ngược.
Thông thường, sự giảm tốc độ dòng chảy có thể được quan sát thấy trong quá trình hình thành chuỗi cửa hàng ban đầu.
Điều này là do các hạt đất lớn hơn làm tắc các lỗ rỗng của vải địa kỹ thuật. Chặn không có nghĩa là chặn mà chỉ che một phần các khe hở.
Cả vải và sản phẩm không dệt đều cho thấy sự sụt giảm nhất định trong tính thấm ngang của hệ thống cho đến khi nó trở thành trạng thái ổn định. Điều kiện trạng thái ổn định sẽ chỉ đạt được khi các loại vải địa kỹ thuật được thiết kế phù hợp, tức là theo cách bố trí.
Chúng nên được lựa chọn sao cho dòng chảy thủy lực ổn định, điều này sẽ cho phép tạo ra một mạng lưới các cửa hàng và nếu có thể, các khu vực lọc trong lòng đất.