1、土工合成材料,一、 土工合成材料的種類 概念 土工合成材料geosynthetics 巖土工程和土木工程中應(yīng)用的土工織物、土工膜、土工復(fù)合材料、土工特種材料等的總稱。 1、 土工織物geotextile 用于巖土工程和土木工程的機織、針織或非織造的可滲透的聚合物材料。,2、土工膜geomembrane 由聚合物或瀝青制成的一種相對不透水的薄膜。 3、土工復(fù)合材料geocomposite 由兩種或兩種以上材料復(fù)合成的土工合成材料。 4、土工特種材料 由土工材料經(jīng)過特殊處理（如拉伸、焊接等）或是加入特殊材料（如膨潤土、化合物等）復(fù)合而成的特殊材料。,土工織物,防滲土工膜,復(fù)合排水網(wǎng),玻璃纖維土工格

2、柵（高速公路、鐵路中）,二、土工合成材料的功能,1隔離作用 將土工織物置于土、砂石料與地基之問可把不同粒徑的土粒分隔開，以免相互混雜或發(fā)生土粒流失，繼而失去各種材料和結(jié)構(gòu)的完整性。 2防護作用 當(dāng)比較集中的應(yīng)力或應(yīng)變從一種物體傳到另一種物體時，土工織物可以在中間起到減輕或分散的作用。如厚的無紡織物和復(fù)合土工膜可起保溫作用，防凍害，可減輕車輛的集中荷載對基土的影響防止路面反射裂縫。,3、濾層作用 把土工織物置于土體表面或相鄰?fù)翆又g。土中水分可以通過織物排出。同時織物可阻止土顆粒流失，以免造成土體失穩(wěn)(管涌)，而代替砂石礫石等反濾層。 4排水作用 厚的針刺型無紡布和復(fù)合型材料可以在土體中形成排水

3、通道，把土中水分匯集起來，沿著材料平面緩慢地排出土體外。 5加筋作用 土工合成材料有較高的抗拉強度，埋于土中，可以承受一部分拉應(yīng)力，限制土體側(cè)向位移，增加穩(wěn)定性，具有加筋功能。特別是土工格柵，由于土粒嵌人格柵孔口之內(nèi)，產(chǎn)生較大的摩擦力，可以提高土體的強度。,6防滲作用 土工膜和復(fù)合型土工合成材料，可以作為各種工程的防滲材料。 土工合成材料用于某一項工程會發(fā)揮主次作用。如公路的碎石基層與地基之間鋪放土工織物。一般說“隔離”是主要的，“濾層”和“加筋”是次要的，“排水”是不甚重要的。要綜合考慮，如選用光滑的土工膜來隔離，則可能引起路基中孔隙水壓力升高造成路基失穩(wěn)。在軟弱地基上修路“加筋”可能起控制

4、作用。,土工合成材料在防洪工程中的應(yīng)用,土工合成材料膨潤土防水墊（毯）在防滲工程中的應(yīng)用,土工袋,三、土工合成材料在公路工程中的應(yīng)用,土工合成材料在公路工程中的五種主要作用 1路堤加筋 (1)土工合成材料應(yīng)用于路堤加筋，其主要作用在于提高路堤的穩(wěn)定性。對路堤的沉降特別是不均勻沉降有一定的減少或調(diào)節(jié)作用。 (2)土工合成材料加筋路堤對地基的承載力有一定的要求。一方面是為了保證路堤的穩(wěn)定，另一方面地基承載力影響著加筋路堤的高度，再一方面是為了控制路堤的沉降。,路基加筋土工格室,2臺背路基填土加筋 在橋涵、通道等橫穿公路的構(gòu)造物與構(gòu)造物臺背的路基填土之間，往往因為剛度懸殊而產(chǎn)生階梯狀不均勻沉降，引起

5、“橋頭跳車”現(xiàn)象發(fā)生。 采用土工合成材料加筋構(gòu)造物臺背的回填土主要是利用土工合成材料與構(gòu)造物之間的錨固力以及與回填土之間的嵌鎖力和界面摩阻力將結(jié)構(gòu)物與回填土聯(lián)為一體，以增強其整體性。減少兩者之間的不均勻沉降。,3過濾與排水 土工合成材料用于過濾和排水多為增強和改善過濾結(jié)構(gòu)和排水結(jié)構(gòu)的過濾排水能力。土工合成材料可單獨或與其他材料配合，作為過濾體和排水體用于暗溝、滲溝和坡面防護等公路工程結(jié)構(gòu)中。,4路基防護 路基防護主要包括坡面防護與沖刷防護。坡面防護用于防護易受自然因素影響而破壞的土質(zhì)或巖石邊坡；沖刷防護用于防護水流對路基的沖刷與淘刷。 (1)坡面防護。土質(zhì)邊坡防護可采用拉伸網(wǎng)草皮、固定草種布或

6、網(wǎng)格固定撒種。巖石邊坡防護可采用土工網(wǎng)或土工格柵。 (2)沖刷防護。沖刷防護是保證路基堅固與穩(wěn)定的重要措施沖刷防護有兩種類型：一種是直接防護，以加固坡岸為主要措施；另一種為間接防護，以改變水流方向、降低流速、減少沖刷為主要措施。沿河路基可采用土工織物軟體沉排、土工模袋進行沖刷防護。,路基土工格柵,5路面裂縫防治 (1)土工合成材料在道路路面工程中的應(yīng)用主要是減少或延緩反射裂縫的數(shù)量，減少瀝青路面的車轍，在半剛性基層瀝青路面中還可適置當(dāng)提高(底)基層的疲勞壽命。 (2)土工合成材料放在瀝青路面面層上部可減少溫度裂縫，放在下部可防止反射裂縫在(底)基層底部可增加半剛性材 料的疲勞壽命。 (3)瀝青

7、路面新路施工裂縫。為了減少反射裂縫的影響，可以采用土工合成材料進行處理，對于老路補強，為了減少老路反射裂縫。同樣可以采用土工合成材料進行處理。 應(yīng)用于路面裂縫防治的土工合成材料主要是玻纖網(wǎng)和土工織物。應(yīng)用玻纖網(wǎng)從機理上講，主要是利用材料的抗拉強度和抗拉模量阻止裂縫向路面延伸，因此要求其強度高，延伸率小。土工織物的抗拉強度一般較小。其主要起隔離作用。,土工合成材料用于公路工程中應(yīng)注意的問題 1、檢驗注意事項 在應(yīng)用土工合成材料以前應(yīng)考慮其性能指標(biāo)測試問題。一般分為如下幾種。 (1)物理性指標(biāo)。單位面積質(zhì)量、厚度、等效孔徑(EOS)及其與壓力的關(guān)系等。 (2)力學(xué)性指標(biāo)。拉伸強度、撕裂強度、握持強

8、度、頂破強度、脹破強度、材料與土相互作用摩擦強度等。 (3)水力學(xué)指標(biāo)。垂直滲透系數(shù)(或透水率)、平面滲透系數(shù)(或?qū)?、梯度比(R)等。 (4)耐久性。抗老化性、抗化學(xué)性等。,四、土工合成材料的工程特性 一、物理特性 1厚度 土工合成材料的厚度用mm表示。厚度的變化對織物的孔隙率、透水性和過濾性等水力特性有很大的影響。常用的各種土工合成材料的厚度是：土工膜025075mm，最厚的可達24mm；復(fù)合型材料有時采用較薄的土工膜，最薄可達O1mm；土工格柵的厚度隨部位的不同而異，其肋厚一般由05mm至幾十毫米。,2單位面積質(zhì)量 單位面積質(zhì)量為單位面積土工合成材料具有的質(zhì)量。它反映材料多方面的性能

9、，如抗拉強度、頂破強度等力學(xué)性能以及孔隙率、滲透性等水力學(xué)性能，通常以gm2表示，是土工合成材料的重要物理性能之一。土工織物和土工膜單位面積的質(zhì)量受原料密度的影響，同時受厚度、外加劑和含水量的影響。常用的土工織物單位面積質(zhì)量一般在501200gm2的范圍內(nèi)。,二、力學(xué)特性 反映土工合成材料力學(xué)特性的指標(biāo)主要有拉伸強度及特性、握持強度、撕裂強度、蠕變特性、耐久性等。,1、拉伸強度及特性 土工合成材料是柔性材料。大多通過其抗拉強度來承受荷載以發(fā)揮工程作用，因此抗拉強度及其應(yīng)變是土工合成材料的重要特性指標(biāo)。 土工合成材料的抗拉強度與測定時的式樣寬度、形狀和約束條件有關(guān)。必須在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下測定。土

10、工織物在受力過程中厚度是變化的。不易精確測定，故其受力大小一般以單位寬度所承受的力來表示。單位為kNm或Nm，而不是習(xí)慣上所用的單位面積的應(yīng)力來表示。,2、握持強度 土工織物承受集中力的現(xiàn)象普遍存在。握持強度是反映其分散集中力的能力。握持強度實驗是握持試樣兩端1/3寬度進行的一種快速拉伸試驗。它的強度由兩部分組成：一部分為試樣被握持寬度的抗拉強度，一部分為相鄰纖維提供的附加抗拉強度。由于試驗的難度較大采用的試佯和夾具的尺寸也不盡相同。因此，測得的結(jié)果也相差很多。一般不易作為設(shè)計依據(jù)，只可用作不同土工織物的抗拉強度比較。土工織物握持力一般為0.36.0kN。 土工織物對集中荷載的擴散范圍越大，則握持強度越高。,3、撕裂強度 土工織物和土工膜在鋪設(shè)和使用過程中，常常會有不同程度的破損。撕裂強度反映了試樣抵抗擴大破損裂口的能力?？稍u價不同土工織物和土工膜被擴大破損程度的難易，是土工合成材料應(yīng)用中的重要力學(xué)指標(biāo)。 4、蠕變特性 材料蠕變是指材料在受力大小不變條件下。其變形隨時間