土工合成材料应用精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的土工合成材料应用主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：土工合成材料应用范文

关键词：土工合成材料；围垦工程；应用

中图分类号：S277文献标识码： A

1. 土工合成材料

1.1 土工合成材料含义

目前，随着科技水平的不断提高，相关研究者将各种不同的化学材料进行综合，研制出了土工合成材料，并将其应用在岩土工程中。土工合成材料中的原材料主要包括塑料、纤维、橡胶等，将这些直接放置在土质结构中，可以对土质结构起到一定的保护作用。因其效果好，因此受到业界人士的广泛关注，在扩大其适用范围的同时还不断改革，研制出土工膜、土工织物以及土工复合材料等。这些材料因具有施工简便、耐腐蚀能力好、自重轻、性能好、成本低、强度高等优点而被广泛应用在水利工程的建设当中。

1.2 土工合成材料的使用范围

在当前的工程施工中，土工合成材料的使用范围相对较广。土工合成材料正是具有较好防渗性、耐腐蚀性的材料，且其非常适合在土木工程或岩体工程中使用，因而在水利工程中的多项工程中都可以应用，如渠道、坝体结构、防渗墙结构等等所有对结构防渗有较高要求的工程施工中。一般来讲，土工合成材料在水利工程的基层施工中应用最为广泛。这是因为采用这种施工材料，不但可以进一步提高工程的施工质量和整体性能，而且还具有很高的节能环保价值，对于促进水利事业的可持续发展也具有重要意义。同时还可以增大水资源利用效率，减少水资源浪费，做到真正的高效节能。

2. 工程实例

某围垦工程是某市最大的在建围垦项目，由北堤、顺堤、艚堤，施工便道，北闸、琵琶闸组成，围垦按五十年一遇标准建设。主堤长度13.1，最高处9.2m，最宽处120m，围区总面积28.96km2，概算总投资9.5亿元。两围堤地质勘察均为淤泥层、淤泥质土、粉质粘土、细砂、粘性土、全风化花岗岩，其中淤泥质土层厚达到10～18m，该层承载力低，沉降变形大，承载力特征值30KPa，压缩系数2.21KPa-1，抗剪强度内摩擦3.1倍，凝聚力3.3KPa呈流塑状态，容易引起沉降变形及抗滑稳定。

3. 土工合成材料的作用

3.1 过滤作用

由于土工合成材料具有良好的过滤性和透水性，因此在工程中得到了广泛应用。把土工合成材料铺设在土体表面或者两相邻土层之间，这种安装方法允许土体中的水流和气体经过土工合成材料自由排出而阻止土颗粒移动，可有效防止因土颗粒流失而造成的土体破坏，同时还避免了因土体中的气或水排不出造成的孔隙水压力升高的情况。传统的过滤材料是透水的砂石料，随着社会的发展和工程实践经验的丰富，现在大多用土工织物来代替，或者把土工织物和砂石料结合起来使用。

3.2 排水作用

具有排水作用的土工合成材料一般具有多孔隙的特点，利用这个特点，可把这种材料放置在土体中用来汇集水分，并将水排出土体。根据工程实践的需要，现在制成的具有排水作用的合成材料不仅可沿垂直于平面的方向排水，也可沿平行于平面方向排水，即具有了水平排水功能，这种功能的出现大大扩展了这种材料的应用范围。现在这种材料已广泛应用于土坝，挡土墙等水工建筑物中。

3.3 防渗作用

土工合成材料中起到防渗作用的主要是土工膜，它是将普通的土工合成材料表面涂一层树脂或橡胶等不透水材料，或将土工合成材料与塑料薄膜复合在一起而制成的产品。土工膜大多是将薄型无纺布与薄膜复合而制成的，按工程需要可以分为多种形式，主要包括一布一膜、二布一膜或三布一膜3种。在制作过程中可按工程实际需要来选择无纺布和塑料薄膜的厚度，但一般选用较厚的无纺布与薄膜复合。其中，塑料薄膜起防水、防渗作用，而无纺布则起导水作用，充分利用了两种材料的特性，所以土工合成材料可以起到很好的防渗作用。

3.4 加筋作用

土工合成材料的加筋技术总体来讲，主要包括加筋支挡结构、加筋陡坡和软土地基加筋3个方面。我们知道，土体颗粒具有一定的抗剪切性和抗压缩性，但它们的抗拉强度却是非常低的，为了改善土体的抗拉强度与变形性能，在工程实践中经常在土体内铺设或加入土工合成材料，这种施工方式很好的控制了土体的变形，增加了土体的稳定性，减少了工程中的安全隐患。

以上的工程实践充分利用了土工合成材料高抗拉强度和低破坏变形率的特点，这就是土工合成材料的加筋作用。在工程中土工合成材料这种作用主要体现在3个方面:

（1）可以应用于土石坝、河堤的建设等工程实践中，主要起到加固软弱地基、隔离和过滤作用。

（2）增加施工过程中回填与开挖边坡的稳定性。

（3）在挡土墙的回填过程中起到加筋作用，或者用来锚固挡土墙的面板。

3.5 隔离作用

在工程中，经常会出现不同的粒料层之间相互掺混的现象，使得这些粒料失去了它们应有的效果。利用土工合成材料的隔离作用，工程师们把这些材料铺设在不同的粒料层之间，有效的解决了掺混问题，大大提高了施工的效率和效果。在软弱地基上铺设碎石粒料基层时，在它们中间铺设土工织物，可有效防止层间出现土料相互侵入的现象并且能很好的控制土体的不均匀沉降。土工合成材料的隔离作用主要体现在土石坝、河堤等软土地基处理过程中。

3.6 防护作用

土工合成材料的防护作用主要体现在可以消减人类活动、自然现象和周围环境的变化对堤坡和岸坡等水工建筑物造成的危害。由于土工合成材料可以有效消除应力集中现象，也可起到应力传递作用，使应力分解，防止土体受外力作用破坏，因此在水利工程中，土工合成材料的防护作用得到了广泛应用。在被保护的水工建筑物表面覆盖一层具有良好反滤性能的土工织物，并在上面铺设一定的盖重，可有效地保护该建筑物表面不受水流和波浪等因素的破坏，与传统的护坡材料具有相同的护坡效果。

4. 质量控制措施

(1)土工布铺设前， 场地的杂物应清除干净，沿堤每隔100m横直向设伸缩节，同时对石墙体外露部位的尖角棱体进行修整，布体用细钢筋锚固在竹围上；

(2)土工布铺设平行于堤轴线，横直向机缝连接，搭接宽度不小于10cm。提倡双线连接法和三线连结法；

(3)土工格栅接缝垂直于堤轴线，一般情况下重叠1～2格连接，U 型钉对角插入或者尼龙扣双向对角锁紧；

(4)土工格栅较坚韧，按设计要求长度尺寸进料，在铺设中还应采取适当措施如：内外压边、竹桩定位、铁丝牵固等方法，防止格栅位移；

(5)基础抛石时还应对抛石基础的土工格栅采用碎石铺设或者石粉铺设，以利对格栅的保护；

(6)应加强对进场材料质量的检验，由于土工合成材料种类多种多样，生产厂家也很多，产品规格型号千差万别，因此对进场的材料应严格按照设计要求的规格、型号及技术参数进行检验，经有资质的检测单位检测合格的材料才可以进场使用；

(7)土工合成材料是高分子聚合材料，其在运输、储存、保管的环节应做好防晒工作，经太阳暴晒的材料十分容易老化而使强度大大降低、寿命大大减短；

(8)土工合成材料多种多样，功能也不尽相同，施工时应该按照相应的规程规范进行，应特别处理好材料的连接部位。

结语

土工合成材料可提高地基承载力、减少堤围沉降量、缩小堤围变形、施工工艺简单、质量容易控制、工程造价低廉的特点， 现已成功应用于软基的围垦工程。

参考文献

[1]姜洪华.水利工程中土工合成材料的应用及施工[J].科技创业家，2013，21:7.

第2篇：土工合成材料应用范文

[关键词] 边坡防护 边坡病害 侵蚀机理 土工合成材料

问题的提出

从20世纪80年代开始，我国的公路基础设施实现了跨越式的发展，取得了举世瞩目的成就。随着我国基础设施的大力发展，在公路、铁路等部门都涉及到大量的边坡问题，因此对边坡的正确认识、合理设计、适当治理，把边坡失稳造成的灾害降到最低限度意义重大。目前，土工合成材料发展很快，应用范围不断扩大，工艺水平日新月异，使得新产品常常成为展览品。各种土工合成材料，包括土工薄膜、土工织物、土工栅条、土工网格、土工模袋，在填土衬垫、陡坡和竖直挡土墙的加固、排水系统、软土路基、侵蚀控制、堤防和大坝等方面补充或替代了传统的设计。

路基边坡病害分析及防护设计原则

1.边坡破坏产生的危害。①边坡破坏带来系列的工程问题和环境问题，严重的中断交通，甚至造成人员伤亡，给国家和人民的利益带来巨大的损失。②边坡的浅层破坏造成边坡落石，还危及行车安全，导致人员伤亡事故有时发生。③边坡深层破坏带来的后果更加严重。除在公路建设和养护期间需要花费大量的人力和财力进行处治外，还往往中断交通。处治后发生病害的边坡在进行处治时，技术和施工难度增加。④路堤边坡破坏往往导致路面断板、开裂，这种现象较为普遍，严重的情况是出现路堤整体滑动和中断交通，除给公路运营管理部门带来直接的经济损失外，还给用路者带来难以估量的间接损失。

2.路基边坡病害的原因分析。（1）气候因素。气候因素有气温、降水、风速、风向、最大冻土深度等。在大面积的土质或风化岩质坡面上，由于温差对地表的影响，加上雨水直接冲刷坡面，极易风化剥落，导致堑坡水土大量流失，或坡面产生裂缝，发生浅层溜方。（2）水文因素。水文因素如地表水的排泄，河流常水位、洪水位，有无地表积水和积水时间长短，河岸淤积情况；水文地质因素有地下水埋深、移动规律，有无层间水、裂隙水、泉水等。（3）土质因素。沿线地质因素，如岩石的种类、风化程度和裂隙情况，岩石走向、倾向、倾角、层理和岩层厚度以及有无断层或其他不良地质现象。

土是建筑路基及边坡的基本材料，不同的土类具有不同的工程性质。砂粒土的强度构成以内摩擦力为主，强度高，受水的影响小；黏性土的强度形成以黏聚力为主，强度随密实程度的不同变化较大，并随湿度的增大而降低；粉土类土毛细现象强烈，强度和承载力随着毛细水上升和湿度的增大而下降。对于黄土质砂黏土或其他黏土质土，因其透水性弱、崩解性强、经雨水浸泡后土体表层含水量达到和状态时，易使边坡失稳而溜方；若路堤填料不合格，又没有进行土质改良，将导致边坡结构层断裂破坏。

土工合成材料在路基边坡防护中的应用

土工合成材料的种类。土工合成材料大体可以分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料四大类，每类材料又都有各自的相关产品。

1.土工织物特点。土工织物是采用编织技术生产的透水性土工合成材料，他的特点是重量轻、整体连续性好。可做成较大面积的整体，长度可达数百米。并且施工简便、抗拉强度高、耐腐蚀和微生物侵蚀性好。

2.土工膜的分类及特点。土工膜是一种不透水的土工合成材料，可分为沥青土工膜和聚合物土工膜两类。土工膜的主要特点是透水性极低，其工程特性随类别、制作方法、产品类型的不同而发生很大的变化。土工膜还有很好的弹性和应变能力、良好的耐老化能力，尤其适用于水下工程。

3.关于土工材料的说明。土工格栅、土工网、土工模袋、土工垫和土工室以及轻型土工合成材料统称为土工合成材料。土工格栅是经过拉伸工艺形成的具有方形或矩形格栅的聚合物板材，主要用作加筋材料。土工网是合成料条带编织或合成树脂压制成的具有较大孔眼、刚度较大的网状合成材料，是主要的加筋材料。土工模袋是一种双层聚合物化纤织物制成的袋状材料，他可以代替模板成型混凝土或砂浆。土工垫和土工室是合成材料特制的三维结构，前者多为透水聚合物网垫，后者多为蜂窝状或网状三维结构，主要用于护坡或植草绿化

4.土工复合材料。土工织物、土工膜和某些特种土工合成材料，以其两种或两种以上的土工材料互相结合起来，成为土工复合材料。土工复合材料可将不同构成材料的性质结合起来，更好地满足具体工程的需要，能起到多种功能的作用。如复合土工膜，将土工膜和土工织物按要求制成土工膜―土工织物组合物，称复合土工膜。土工膜主要用来防渗，土工织物起加筋、排水和增加土工膜与土面之间的摩擦力的作用。不同的工程有不同的综合功能要求，故土工复合材料的品种繁多，可以说土工复合材料是当前和今后一段时期发展的大方向。

土工合成材料发展前景

土工合成材料有诸多功能，又有重量轻，体积小，强度高，耐腐蚀等特点，尤其是缺砂少石的地区更有其用武之地。但土工合成材料毕竟是一门非常年轻的新技术，对其生产、试验、设计、施工工艺等在世界范围内还没有完全统一，很多人对这种新型建筑材料还不甚了解，但土工合成材料毕竟是富有生命力的新生事物，况且世界对土工合成材料的研究与应用已达相当高的水平，在不远的将来，其效能一定能蓬勃发展，为社会主义建设作出重大贡献。

总之，搞好铁路、公路建设，确保公路边坡稳定、安全、搞好环境保护，要深入了解公路边坡破坏的型式与机理，针对不同工程对象的土质、水文、气候等特点，灵活采用不同的防护型式，加强设计，加强施工建设管理，建安全之路、建生态之路、优美之路。

参考文献：

[1]杨航宇，朱赞凌，罗志聪.公路边坡防护与治理[M].人民交通出版社.

[2]王道雄.土工合成材料在公路工程中的应用[M].人民交通出版社.

第3篇：土工合成材料应用范文

关键词:公路改建 土工合成材料 施工工艺

中图分类号:U4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(a)-0055-01

公路改扩建工程是在原有道路的基础上,提高道路等级或改善通行能力而进行的建设工程。它包括两个方面的含义,其一是因现有道路及其附属设施不适应交通流量需求而进行的道路技术等级的提高;其二是因交通量轴载需求而进行的道路结构强度的提高。为了保证新旧路基连接部填土之间的紧密结合,因此,要对新填土进行充分的压实或加固,以减少新老路基的差异沉降。

土工合成材料是一种新型的建筑材料,由于其具有质量轻、施工简易、运输方便、料源丰富等优点,得到迅速的发展和广泛的应用,取得了良好的经济、社会和环境效益。土工合成材料分为四类:土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料,其原材料主要是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各种高分子聚合物。土工织物分为有纺土工织物和无纺土工织物两种类型,其中,针刺无纺土工织物,具有孔隙率高、渗透性大、排水性能较好的特点,在大坝工程中常作为排水反滤设施广泛使用。土工膜防渗性能较好,价格便宜,但其CBR顶破强度较低,对于防渗要求较高的工程部位不宜使用,一般常用于坝基垂直防渗。

目前,土工合成材料主要应用在铁路地基、建筑物地基、沥青路面的修补、挡土墙、隧道、桥梁、地铁、临时道路、机场跑道、排水管道、油田、水库堤坝、治理环境污染等工程建设中广泛采用土工合成材料。在公路上主要应用在路堤防护、软土地基的处理等,但在公路改建路基加宽处理上的应用研究较少。如果加铺土工合成材料,增强填土与加筋材料之间的摩擦力,由于加筋材料与填土的共同作用,使土工合成材料和新旧路基土体整体强度明显提高,从而保证新旧路基有良好的衔接,提高路基的整体稳定性。通过本文的研究,为土工合成材料在公路改造路基上的应用提供一套工艺方案,减少和预防公路加宽过程中,造成的各种路基病害。

1 使用机理

将土工合成材料埋在土体之中,分布土体的应力,增加土体的模量,传递拉应力,限制土体侧向位移;还增加土体和其它材料之间的摩擦阻力,提高土体及有关构造物的稳定性。研究认为,砂性土在自重作用或外荷作用下易产生严重的变形或坍塌,若在土中沿拉应变方向埋置有挠性的加筋材料,则土与加筋材料产生摩擦,使加筋土犹如具有某种程度的粘聚力,从而改良了土的力学特性。

2 施工工艺

(1)在路槽纵向开挖的台阶上铺设土工合成材料,土工合成材料的宽度不应小于2m,且跨在老路基一侧的格栅宽度应为其总宽度的1/3～1/2。

(2)土工合成材料两端应设置锚固端,采用开沟压端法锚固,沟宽l00cm,沟深50cm,锚固沟位于土工合成材料平面线以外,土工合成材料在沟面倒翻转压实端长度l00cm为宜。

(3)如不设锚固沟,可采用“U”形钉固定。施工中通常横向铺设,并用专门施加预应力张拉机施加预应力,每次以75kg/m为宜,如无专门机械,可用人工拉紧,也以接近75kg/m为宜。

(4)土工合成材料搭接以铺上碾压前进方向为准,铺设方向与碾压方向相反,搭接头为顺压方向。如是铺设双层以上土工合成材料,则上、下层接缝位置应交替错开,错开长度应大于50cm。

(5)铺设完成土工合成材料后,在台阶上填土时,应采用推土机进行推平到允许厚度。

3 施工应注意的问题

(1)运输、贮存中不得沾污、雨淋、破损,远离火源,周围不得有酸、碱等腐蚀性介质,不得长期和直立。

(2)材料进场时,应进行抽检。施工时应有专人随时检查清基、材料铺放方向、材料的接缝或搭接、材料与结构物的连接,每完成一道工序应按设计要求及时验收,合格后,方可进行下道工序。

(3)施工场地应平整干净,防止损坏土工膜;铺设应平顺,松紧适度。不平地、软土上和水下铺设搭接宽度应适当增大。

(4)铺设人员不得穿硬底鞋操作。

(5)尽量采用宽幅,使膜在施工时接缝最少;每卷材料的重量不宜超过1t;膜与膜相连时,应采用同种土工膜。高坝应垂直于坝轴线铺膜,低坝应平行于坝轴线铺膜,以减少拼接量;接缝应尽量与最大拉力方向平行。

(6)垂直铺塑应严格按照工艺要求进行施工,PE塑膜施放速度应迅速,防止槽孔坍塌,影响铺塑效果。

4 工程应用

通过在某试验路铺筑后,采用BZZ-100型标准汽车、5.4m长杆弯沉仪,每隔20m测定路基弯沉值,共测定10个点,有土工合成材料的路基平均弯沉为1.04mm,无土工合成材料的路基平均弯沉为1.96mm。检测结果表明,前者的弯沉仅是后者的53%,大大地增强了路基的强度,从而降低了新老路基的沉降差。

5 结语

使用土工合成材料处理改造公路的路基,使新路基与老路基有良好的稳定性,能极大地减少地基的不均匀沉降。通过竣工后的观测,在新老路基的连接部很少发生裂缝,而在没有铺设土工合成材料的连接部,路面上出现了纵向裂缝。所以,从工程效果和经济因素两方面综合来考虑,可以在路堤底部只铺设二、三层格栅来达到减少路堤总沉降量的目的,但要对路堤进行稳定性验算。

参考文献

[1] JTJ/T019-98,中华人民共和国行业标准,公路土工合成材料应用技术规范[S].北京:人民交通出版社,1999.

[2] 周志刚,郑健龙.公路土工合成材料设计原理及工程应用[M].北京:人民交通出版社,2001.

[3] 郭忠印,潘正中.土工织物在路面工程中的应用技术综述[J].公路,2000(9).

[4] 《土工合成材料工程应用手册》编写委员会,土工合成材料工程应用手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.

第4篇：土工合成材料应用范文

关键词：水利工程；施工；土工合成材料

水利工程在现代社会运作过程中扮演者一个及其重要的作用，它对于工业、农业的生产来说有着极大的促进作用，并且我国作为一个水资源较为贫乏的国家，对于水利工程的建设更是要重视起来。所以，在现代的水利工程建设过程中，使用新型的材料以及更先进的施工工艺已经成为了水利工程修建工程质量提升的一个关键，同时也是一个水利工程修建过程中一个热点和深入研究的话题。

1. 土工合成材料概述

1.1 材料概念

科技技术在不断发展的过程中，与各种不同的化学材料相融合，从而形成了土工合成材料这样的新型岩土工程，这项工程的应用模式主要是通过纤维、橡胶以及塑料等化学聚合物来作为修建的基础型原材料体系，并且将这些原材料放置在土体以及各个土质结构之间，有效的为土体提供保护的措施。并且在应用这项方法的过程中，已经逐渐扩大了适用范围，使得改项目形成了土工织物、土工膜以及土工复合材料等多种类型的材料体系，在水利工程的施工过程中得到了极为广泛的应用，已经成为了水利工程建设施工过程中最为瞩目的研究项目之一，出现这种现象的原因，主要就在于土工合成材料相较于其他材料来说，有着更高的治适用性，其施工便捷、运输方便、强度高、抗腐蚀、重量轻、性能好、造价低等等特性，都使得土工合成材料拥有其他材料所无法比拟的优势。

1.2 使用范围

近几年来，社会的经济在不断的发展，对于各项建筑工程的相关要求也不断的提高，其工程的施工质量以及施工技术也受到社会各界的高度重视。就目前来说，在社会对工程质量的关注之下，土工合成材料已经成为了土木工程以及岩土工程的施工能够达到较高质量的一个关键因素，特别是在进行水利工程的基层施工过程中，把土工合成材料应用在坝体结构、防渗墙结构、通水渠道等施工环节的衬砌施工之中。并且，在水利工程中充分的利用土工合成材料来进行施工还能够使得水利工程达到环保节能的目的，有效的实现可持续发展观，也正是土工合成材料的特性有着较高的优势，才促使了土工合成材料成为了现代水利工程在进行建设过程中的基础材料。

我国作为一个农业大国，在改革开发的早期，对水利工程进行兴建的过程中，没有使用科学合理的方式来修建水利工程，使得水利工程的整体性以及抗渗性都有着极大的不足，更是由于水利工程的质量影响，造成了我国水资源出现了浪费的现象。所以，现代社会在进行修建的过程中，所使用的材料等已经受到了严格的控制，材料的质量也受到了社会各界的关注。

2. 土工合成材料施工技术

土工合成材料的应用是出自于岩土工程建设的一种新型材料体系，其在水利工程建设中发挥着不可忽视的作用与意义，同时其在应用的过程中不仅是在各种基础结构之中的应用，同时更是广泛的应用在各种主体结构施工模式。而且在施工的过程中，由于施工材料的不同而对于工程的设计原理、物料使用量的计算以及施工工艺等方面都提出了新的认识和要求。防渗土工合成料作为目前最为常见的一种，其在目前工程施工中得到了人们的重视，同时对于施工方法的研究也成为我们关注的重点。下面就施工中存在的各方面要求进行了系统、深入的总结和研究。

2.1 坡面铺膜防渗

在目前的土工合成材料施工的过程中，坡面铺膜是最为常见的工程模式，其在施工的过程中，施工技术和施工体系是最为关键的模式。就当前的就当前的水利工程施工而言，其多数工程项目都是以土石坝为主的坝体结构模式，这种施工方式的选用对于整个工程的施工而言极为关键，同时在施工的过程中还需要对焊接工艺进行系统控制。焊接技术的应用直接决定着焊接工程质量，同时也决定着整个工程的施工效益要求。因此，在施工的过程中复合土工膜的施工极为关键和重要。

2.2 堤身削坡与堤脚开挖

堤身削坡和堤脚开挖可采用人工配合机械施工，堤身按设计要求进行削坡，使其坡度达到设计标准，削坡后仔细清面，尽可能将坡面清理干净，整体上满足平整度要求，堤身堤顶分别开挖止滑槽。堤脚基础按设计断面开挖，达到相对不透水层后再向下开挖1m，宽1m深的沟槽，并清理开挖断面，同时做好基坑排水及基坑边坡稳定工作。完成以上工作后，施工和测量人员再进行堤坡规格检查，并做好实地施工记录和填写堤坡工程验收单，请监理工程师验收签证后，即可铺膜。

2.3 施工铺设复合土工膜

在进行坝体土工膜铺设时，可以是顺坝轴方向铺设，最好是垂直坝轴线铺设。但是为了减少焊缝的长度，通常采用顺坝坡铺方案。对于高坝来讲，土工膜铺设通常采用坝上部分垂直坝轴线来铺设，不但能满足应力最小要求，也能满足焊缝少的特点；坝底可采用顺坝铺设，以减少焊缝。复合土工膜铺设时，要按设计及规范要求，从堤顶铺到坡底基槽，并埋入相对不透水层。铺设完毕后，应尽快回填堤脚和上部护坡，以避免开挖断面局部土质差而产生滑坡，铺膜时，注意张驰适度，避免应力集中和人为损伤，要求土工膜与地基结合面务必吻合平整，切不可有上、下游方向凸出的褶皱。

3. 渗土工合成材料在工程施工中常出现的问题

防渗土工合成材料在工程施工中经常出现的问题有：经常遭受石块或其他尖棱物的穿刺破坏；由于土工薄膜缺少约束支撑，在承受水压力和土压力时易于被鼓破；薄膜受到下层气体或液体的顶托产生应力集中导致破坏；铺设在支撑土与混凝土面板之间的土工薄膜由于受到温度、重力、土移、浪击和水位变化等因素的影响，可能引起界面滑动，使土工薄膜产生过度拉伸、撕裂或擦伤；在斜面上用土或混凝土面板保护土工薄膜，当水位骤降时，土体中的孔隙水压力和库水位失去平衡而造成失稳滑动。只要按照施工规范和施工组织设计施工，确保施工质量，就可避免或减少类似问题的出现。

4. 结束语

土工合成材料是一种新型的岩土工程材料，是以合成纤维、塑料、合成橡胶等聚合物以及玻璃纤维为原料制成的各种类型产品，置于土体表层或各层土体之间，起到保护或加强土体的作用。土工合成材料可分为土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料等类型。具有防渗、过滤、排水、防护、隔离、加筋和加固等多种功能，同时具有重量轻、易搬运、强度高、抗腐蚀、运输方便和价格低廉等优点。近年来被广泛应用于各类岩土工程，特别是在水利防渗工程中得到广泛应用。

参考文献

[1] 胡强，张国顺. 浅谈水利工程中土工合成材料的应用及施工[J]. 黑龙江科技信息. 2008（30）

第5篇：土工合成材料应用范文

关键词：土工合成材料；道路路面裂缝；防治；应用研究

中图分类号：U41文献标识码：A 文章编号：

我国经济的快速发展和社会主义建设事业的需要促进了土建工程的繁荣，人们同时也对土建工程的质量提出了越来越高的要求，这也催生了一些新型建筑材料的产生，特别是土工合成材料。土工合成材料在土建工程中得到广泛应用，而道路路面质量对一个道路工程的质量产生极其重要的影响，因此对其在道路路面裂缝防治中的应用研究有着重要的现实意义。

一、土工合成材料概述

1.土工合成材料的含义

有关土合成材料的定义众说纷纭，不同的学者和技术规范以及不同国家有不同的定义,本为仅就《土工合成材料应用技术规范》对土工合成材料进行定义。《公路土工合成材料应用技术规范》认为土工合成材料是“以人工合成的聚合物为原料制成的各种类型产品，是岩土工程中应用的合成材料的总称。可置于岩土或其它工程结构内部、表面或各结构层之间，具有加强、保护岩土或其它结构功能的一个新型工程材料”。

2.土工合成材料的种类

土工合成材料的种类多种多样，而现在主要的土工合成材料主要土工织物、土工膜、土工格栅、土工特种材料和土工复合材料等几种。而土工格栅又可以分为塑料类和玻璃纤维类两种，同时土工复合材料又可以分为土工膜袋、土工网、土工网垫、土工格室和聚苯乙烯泡沫塑料等。不同种类的土工合成材料在工程中有着不同的作用，在提高工程的质量方面发挥着重要作用。

二、土工合成材料在道路路面裂缝防治中的应用

毫无疑问，土工合成材料在各种工程中得到广泛应用。道路工程作为各种工程的一种，而路面作为道路工程的重要施工环节，土工合成材料在对于路面的裂痕防治中也得到应用，下面主要就此展开。

1.土工合成材料在旧沥青路面裂缝防治中的应用

沥青路面的裂缝主要是由于车辆的行驶和道路所在地区和周遭的环境双重作用下造成的，这种裂痕对道路的使用寿命产生重要影响。在道路路面裂痕防治的施工过程中，通过铺设玻纤网、土工织物等土工合成材料，一方面可以通过这些土工合成材料可以讲路基的垂直传递转换为水平传递，从而防止路基的垂直传递造成路面的裂痕，在提高道路路面施工质量的同时也可以提高路面的使用年限。另外一方面，通过在路面裂痕防治的施工过程中铺设玻纤网、土工织物等土工合成材料，在可以大大力高路面的防水效果和防止由于水分渗入路基对道路造成巨大破坏的同时也可以防止由于路基损坏在成的路面裂痕。

在利用土工合成材料对旧沥青路面进行裂痕防治的过程中，施工人员要严格按照技术规范和施工程序进行，从而确保对旧沥青路面裂痕防治的质量。首先，在施工前施工人员除了要对旧沥青路面的裂痕进行外观考察之外，他们还要进行相关测量，收集将运用于施工过程中的各种数据，以为设计出合理的防治方案和以后施工的正常进行做好准备工作。其次施工时，要做好旧沥青路面的清洁和平整工作，只有这样才能有利于土工合成材料的铺设，降低施工的难度和提高施工质量。在对土工合成材料进行铺设是，施工人员可以先固定一段，在由施工人员或机器设备进行拉紧，在拉紧的同时固定好土工合成材料的另外一端。而对于土工合成材料的的拉紧，要使其伸长率在充分拉开的情况下不大于1.5%。而在和玻璃纤维网进行连接时，要是其和玻璃纤维网横向保持在8厘米到10厘米之间，而纵向应为5厘米至8厘米之间。如果是土工织物纵横向都应该保持在4厘米到5厘米之间。当然，在他们的连接处都要进行固定。最后，尽管在铺设完土工合成材料之后，由于玻璃纤维和土工织物不同。在土工合成材料上洒粘层油进行最终固定的工序有所不同，但要严格按照工序进行，这样才能保证对旧沥青路面裂痕防治工程的质量。

2.土工合成材料在旧水泥混泥土路面裂痕防治中的应用

对于旧水泥混泥土路面的维护，现实中采取的主要方法是用沥青混凝土进行加铺。然而加铺后的水泥混泥土路面由于车辆的不停碾压，特别是在温度的作用下往往会出现裂痕。同时温度的变化也容易导致加铺层产生水平的位移，是加铺层脱离原位而产生裂痕。

为了使加铺层和原水泥混泥土路面不致容易出现裂痕，施工人员可以时施工时，铺设玻璃纤维网和土工布等土工合成材料以增加加铺层和原水泥混泥土路面的粘合度，以防止此种现象的发生。同样，施工人员在施工前，要对就水泥混泥土路面进行外观测评，以研究考虑采用何种施工措施。如果，加铺层和原水泥混泥土路面的位移相对较小损坏不严重，施工人员可以采用相对简单的技术措施加以修复。但如果加铺层和原水泥混泥土路面的损坏比较严重，不能进行简单技术处理时，施工人员就要对损坏部位进行挖空处理。在挖空后清理干净挖空部位，对路基进行重新填充，然而在填充完毕之后，可以再其上面铺设玻璃纤维网和土工布等土工合成材料，并对其进行加固处理，施工顺序基本和对旧沥青路面的处理一样。这样，重新完成的加铺层不但能大大提高其使用的年限，而且防裂痕现象的效果也大大提高。

3.土工合成材料在新建道路路面裂痕防治中的应用

就新建道路路面来说，采用土工合成材料进行裂痕防治是最根本也是最有效的手段。可以说，采用土工合成材料进行路面裂痕防治的道路路面相对于那些没有采用的在使用年限和质量上是不能相比的。新建道路路面的裂痕主要是由于道路的半刚性基层自身的收缩造成的。如果在新建道路路面的施工过程中，铺设土工合成材料如玻璃纤维网和土工布等，由于这些土工合成材料自身的伸延性很小，从而能够加强半刚性基层的稳固性，使其减少由于自身的收缩对路面造成的影响，不致容易出现裂痕。

对于新建道路中土工合成材料的铺设，施工人员应该在铺设之前先做好下承层表面的清洁工作，然后将土工合成材料沿路基的方向进行铺设，根据不同的土工合成材料采取不同的粘连加固措施。而土工合成材料的连接处，横向应该不少于5厘米，而纵向应该不少于15厘米。在铺设完土工合成材料之后，要采用相关的路面碾压机械设备对已铺设好的土工合成材料进行碾压，使其和面层充分粘合，以为后面的施工做好准备。

三、结语

总之，土工合成材料对于道路路面裂痕的防治以被广泛应用，并取得了良好的防治效果。我国的领土广阔，道路众多，采用土工合成材料对路面裂痕进行防治具有很好的发挥空间。我们应该在应用的基础上不断加大土工合成材料的研究，以是土工合成材料在我国道路路面裂痕防治中发挥更大的作用，为我国的社会主义现代化建设作出更大的贡献。

参考文献：

[1]贾慧颖,冯勋凯.土工合成材料的分类及功能简介[J].黑龙江交通技术.2010(09)

[2]肖新梅.土工合成材料在公路工程中的应用[J].黑龙江交通科技.2011(09)

[3]武春娥.论土工合成材料在施工中的应用[J]. 山西建筑. 2008(25)

[4]吴永军.土工合成材料在现代公路路基工程中的应用[J].林业建设. 2005(04)

[5]秦迎春.浅谈土工合成材料在道路工程中的应用[J].太原城市职业技术学报. 2008(05)

第6篇：土工合成材料应用范文

【关键词】土木工程；FRP复合材料；应用

中图分类号： TB33 文献标识码： A

前言

目前由于土建工程的不断壮大，土建工程中施工技术水平的提高，尤其FRP复合材料运用的问题得到了人们的广泛关注。虽然我国在此技术上有所完善和进步，但是仍然存在一些问题和不足需要改进。在建设社会主义和谐社会的新时期，进一步加强土木工程的FRP复合材料技术，保证施工中的安全质量，是促进土木工程发展的一个重要环节。

二、FRP复合材料基本性质简介

1、FRP是由多股连续纤维，如玻璃纤维、碳纤维及阿拉米德纤维等，采用基底材料胶合后，经过特制的模具挤压、拉拔而成型。常见的FRP包括玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料和阿拉米德纤维增强塑料等。不同的纤维化学成分不同，力学性能也有较大差别，相应FRP的力学性质表现出很大的差异。

2、FRP的主要特点有：

（1）抗拉强度高。三种FRP的抗拉强度均明显超过了钢筋，与高强钢丝差不多，且在达到抗拉强度之前，几乎没有塑性变形产生。

（2）抗腐蚀性和耐久性好。与钢材相比，FRP均具有很好的抗腐蚀性和耐久性，因而可提高结构使用寿命，尤其用于腐蚀性较大的环境效果更为显著。

（3）自重轻，施工方便。FRP密度仅为钢材的25%左右，这样，当建筑结构中采用FRP时，施工非常方便，可降低劳动力费用。当用于旧有结构的维修加固时效果更为明显。

（4）热膨胀系数与混凝土相近。这样当环境温度发生变化时，FRP与混凝土协同工作，两者间不会产生大的温度应力。

（5）弹性模量小。FRP的弹性模量约为普通钢筋的25%~70%，这样，FRP混凝土结构的挠度较大和裂缝开展较宽将不可避免。

（6）抗剪强度低。FRP抗剪强度很低，通常不超过其抗拉强度的10%左右，在将FRP用作预应力筋以及进行FRP的材性试验时，相应的锚、夹具需专门研制。

（7）材料较为昂贵。由于FRP的生产制作工艺较复杂，一般需采用专门的长线挤压台座才能完成。

通常，FRP筋中纤维含量为70%~80%，树脂占20%~30%，纤维含量愈高，FRP强度愈高，但挤压成型时愈困难。以9mm直径的FRP为例，其中包含了约12万根的连续纤维。

三、FRP在土木工程中的关键技术及应用

绝大多数修复工作包括对由于地震和其他自然灾害造成的损坏及结构老化的修补组成。由于环境、设计不周、建筑质量低劣，需要对建筑结构进行加固，且这种处理方式可以满足当前的设计与使用要求。因此，近二十年，结构修补与加固在世界范围内引起了极大的关注。最近试验和分析研究表明：利用 FRP复合材料来修复现有的结构比传统方式更节省成本、更能缩短时间且更容易施工。

历史上，复合材料首先应用于钢筋混凝土（RC）桥梁的弯曲加固，应用于钢筋混凝土（RC）立柱和无钢筋砌筑墙抗震的加强。

1、关键的材料技术

（1）高性能FRP复合材料改性技术研究FRP复合材料与土木工程常用建筑钢材相比具有高强、轻质、耐久、耐疲劳、易施工与可设计等诸多优点，不同的FRP复合材料与传统建筑钢材相比有不同的特点但也有一定的弱点，如与钢材相比，其韧性差，破断延伸率较低(钢材破断延伸率约为15.0%一26.0%，而CFRP为1.5% , AFRP为1.5%一2.0% , GFRP为2.5%一3.0%的破断延伸率)，破坏时没有屈服台阶.土木结构对材料韧性的基本要求是2.5%一3.0%.所以，CFRP和AFRP的强度高，但韧性差.GFRP可以满足韧性要求，但模量和强度低，这就使得其在土木工程中的应用效果大大降低.因此，如何通过对各有特点的不同纤维材料的复合改性，使其具有高性能(高强、高模、高耐久性及良好的韧性等)同时又具有低成本、良好的环境亲和性，是影响现有高性能FRP复合材料在现代土木工程中应用的关键材料技术问题.该问题一旦获得解决，将会给现代土木工程材料技术带来革命性的变革，也会为复合材料领域带来一个巨大的潜在市场与更大的发展机遇。

（2）高性能FRP复合材料。关键配套材料和设备研究开发由于土木工程用FRP复合材料形式是多种多样的，其应用环境、应用方法也多种多样.因此，仅仅解决FRP复合材料改性技术，并生产出适合于土木工程应用特点的材料还不够，还必须解决其配套的关键材料与设备技术问题.主要包括以下两方面内容:特种粘贴树脂基体结构设计及材料合成技术;高性能FRP复合材料筋/索锚具及预应力张拉设备研制.

2、关键的设计技术

（1）新的工程力学分支―复合材料力学。由于材料的非匀质，由复合材料制成的板、壳及薄壁杆件的力学性能不同于传统材料制成的结构构件.因此基于匀质材料的经典弹塑性力学及板壳理论，不适用于分析复合材料结构构件.最典型的例子是复合材料可能出现弯拉藕合( Bending Stretching Coupling)、弯翘藕合(Bending-Twisting Coupling)及拉剪藕合(Stretching-Shear Coupling)。

例如，板在平面应力作用下会产生平面外弯曲及翘曲.正是这些不同的力学性能给学术界提出挑战，并产生新的工程力学分支―复合材料力学.从70年代开始，在美国国家宇航局(NASA)的资助下，越来越多的工程力学界学者转向复合材料力学研究，至今已经出现许多激动人心的学术成果.

（2）设计参数的选择。尽管复合材料具有如此多的优点，但在工业界中的应用还仅限于航天、航空、汽车及造船领域，在土木工程中还鲜有应用.限制复合材料广泛应用的原因除了采用复合材料的结构造价昂贵外，另一个原因是设计的复杂性，和传统材料结构相比，复合材料结构设计参数非常多.例如，设计一块承重板，采用传统的匀质材料，设计参数主要有拟选用材料的类型及板的厚度;而采用复合材料叠合板结构(Laminated Plate)，需要确定的设计参数有加强筋的材料类型、基质的材料类型、板的厚度薄层板的数量，各薄层板中纤维方向等.这些设计参数必须仔细选择，不同的设计参数组合可以导致结构力学性能的极大差别.

（3）快速有效的优化设计。由于复合材料结构造价昂贵，在设计过程中必须考虑优化，以降低结构自重，减少材料用量.而如前所述，复合材料结构设计变量多，优化搜寻次数多，特别是当几何尺寸变量变化时，有限元模型(几何形状，网格划分)必须重新建立，使优化设计成为非常冗长复杂的过程.因此如何快速有效地进行优化设计成为学术研究的重要课题，华侨大学在这方面作了一些有益的前期工作，一个直接可行的方法就是在详细设计前，进行初步设计，并且采用简化方法进行分析，以避开复杂的有限元计算.从而，得到较接近优化设计的初步设计方案，减少详细设计中的优化搜寻次数，因而大大减轻详细设计的工作量和难度。

（4） FRP复合材料加固补强设计方法。采用FRP复合材料对已有结构进行加固补强，应充分考虑其材料的差异、工艺的差异，以及环境的影响。

四、FRP复合材料在土木工程中的展望

FRP复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等多种优点,作为结构加固补强材料具有巨大优势。FRP加固技术在民用建筑、工业厂房、桥梁以及地铁隧道等结构加固中都具有非常广阔的发展应用前景。

我国对FRP加固修复工程结构技术的研究和应用虽取得了一定成果,笔者认为,仍需要在以下方面进行深入研究:(1)加固时应充分考虑FRP材料的差异、工艺的差异以及环境等的影响；(2)加强FRP材料及结构耐久性及疲劳性能研究；(3)深入研究FRP的性能,加快FRP材料的国产化进程,努力开发FRP的应用潜力；(4)加快FRP加固工程技术规范与标准的制定等。

五、结束语

通过对FRP复合材料及其在土木工程中的应用研究的问题分析，进一步明确了FRP复合材料在土木工程中的应用方向。因此，在土木工程中的后续发展中，要不断提高FRP复合材料技术的研究，促进土木工程的进一步发展。

参考文献

[1]叶列平，冯鹏 FRP在工程结构中的应用与发展 土木工程学报 2006年

第7篇：土工合成材料应用范文

关键词：FRP复合材料特性优势土木工程应用分析

中图分类号：TB33 文献标识码：A 文章编号：

不难发现：土木工程学科的全面发展在很大程度上来说是受到了新型技术、材料、以及设备的影响。其中，FRP复合材料对其影响是极为深入与彻底的。特别是在土木工程加固过程当中，FRP复合材料所表现出的综合优势极为突出，基本成为加固材料中的不二选择。更加关键的一点在于：同常规意义上的扩大截面加固方法、以及粘结钢板加固方法相比，应用FRP复合材料进行结构加固更加的灵活、简便、有效。而这完全取决于FRP复合材料所表现出的特性及其优势。本文试针对以上相关问题做详细分析与说明。

1 FRP复合材料特性及其优势分析

在当前技术条件支持下，包括玻璃纤维、阿基米德纤维、以及碳纤维在内的多种纤维材质均属于多股连续性纤维。而FRP复合材料则正是由此类多股连续性纤维材质，配合诸如环氧树脂、或者聚乙烯树脂一类材料进行胶合反应之后，并在特殊的模具挤压作用之下，拉拔并最终成型的负荷材料。从FRP复合材料的制备角度上来说，因前期所选用的多股纤维材质类型在力学性质方面存在比较明显的差异，因此导致所制备而成的FRP复合材料在力学性能表现方面也不完全相同。其中，以玻璃纤维所制备而成的FRP复合材料弹性模量基本为6.6×104，抗拉强度基本为2890MPa，极限应变基本为2.4％；以阿基米德纤维所制备而成的FRP复合材料弹性模量基本为2.0×105，抗拉强度基本为3600MPa，极限应变基本为1.6％；而以碳纤维所制备而成的FRP复合材料弹性模量基本为1.2×105，抗拉强度基本为3500MPa，极限应变基本为2.8％。除力学性质存在差异之外，FRP复合材料还表现出了以下几个方面的突出优势：

1.1 抗拉性能突出

正如上位中所例举的数据，三类不同多股纤维材料所制备而成的FRP复合材料抗拉强度所取值不同，但最低值为2890MPa。该数值已明显高于传统意义上普通钢筋（约400MPa）或者是高强度钢丝（约1800MPa）的抗拉强度取值。更加关键的是：在FRP复合材料达到抗拉强度之前，基本未出现塑性变形问题。

1.2 施工优势突出

因FRP复合材料的密度相对较低（基本在1300kg/m³~2000kg/m³范围之内），这一数值仅仅为常规钢材密度取值的1/4左右。从这一角度上来说，在土木工程应用FRP复合材料作为施工原材的情况下，整个施工难度将大大降低，同时也可避免劳动力费用过多消耗。同时，因FRP复合材料具有自重较轻的这一特性，因而可将其应用于对既有结构的维修与加工工程当中。

1.3 温度应力较低

FRP复合材料所表现出的热膨胀系数与混凝土结构的热膨胀系数是基本一致，或者是相近的。这也就是说，在环境温度产生变动的情况下，FRP复合材料能够与混凝土结构实现协同性的工作状态，避免产生过高的温度应力。

1.4 使用寿命较长

实验研究结果证实：同常规意义上的钢材相比，FRP复合材料具有突出的抗腐蚀性能以及耐久性性能。这两项性能优势对于提高FRP复合材料在多种环境下的使用寿命而言是特别重要的。且可将其广泛应用于腐蚀性较大的环境当中。

2 FRP复合材料在土木工程中的应用分析

土木工程，特别是土木工程结构加固中对于FRP复合材料的应用是最为突出的。大量的实践研究结果表明：FRP复合材料结构加固的优势极为突出，主要可归纳为以下几个方面：（1）抗疲劳性能突出，有效使用寿命长；（2）材料可任意角度进行交叉，对于曲面及任意形状的加固结构有着突出的适应性；（3）结构加固过程中能够很好的与混凝土结构实现密实性结合。具体而言，现阶段主要讲FRP复合材料应用于以下几个领域当中：

2.1 民用建筑、工业厂房以及桥梁工程中FRP复合材料的应用

在民用建筑、工业厂房以及桥梁工程当中，FRP复合材料可适用的结构加固方式主要包括板加固、梁加固、以及柱加固这三种类型。首先，对于梁加固而言，加固的作用主要涉及到抗剪加固以及抗弯加固这两个方面。其中，从抗剪加固的角度上来说，需要确保FRP复合材料的纤维方向能够与所加固梁体结构的轴向方向保持垂直关系，而从抗弯加固的角度上来说，需要确保FRP复合材料的纤维方向能够与所加固梁体结构的轴向方向保持一致关系，以达到提高梁体结构承载能力的目的；其次，对于板加固而言，考虑到结构加固过程当中对于净空、以及加固后外观有着比较严格的要求，因而在FRP复合材料的选取方面应当注意选取柔软性能较高，且厚度较低的材料；最后，对于柱加固而言，现阶段玻璃纤维所制备FRP复合材料是最理想的加固材料。此类材料在实际应用中仅需要完成约10mm单位的棱角打磨处理，且延性性能突出，能够节约工时消耗。

2.2 地铁工程、隧道工程中FRP复合材料的应用

地铁工程、以及隧道工程的工作环境完全处于地下，因此这部分土木工程受表现出的受力情况与上文中所提到的民用建筑、工业厂房以及桥梁工程等是不尽相同的。一般来说，在洞顶、以及洞侧位置，这一区域内不单单涉及到土压力作用，同时对于净空也有着严格要求。因此，在这部分这一区域进行结构加固的过程当中，应当特别重视选取抗剪性能突出、且绝缘性能较高的FRP复合材料（主要推荐选取由芳纶布所制备而成的FRP复合材料），使其对抗地铁工程、隧道工程结构加固过程中不规则，且多向性的裂缝问题。

3 结束语

在现代科学技术不断发展，城市现代化建设规模持续扩大的背景作用之下，各方对于土木工程建设质量的要求也在不断的提升。传统意义上的钢材材料无法完全满足这种发展需求。在这一背景下将FRP复合材料引入土木工程领域是极为必要与重要的。特别是在土木工程的结构加固过程当中，FRP复合材料所表现出的抗疲劳、耐久性、使用寿命、高强度等优势是不容小觑的。总而言之，本文针对有关FRP复合材料及其在土木工程应用中所涉及到的相关问题做出了简要分析与说明，希望能够引起各方工作人员的特别关注与重视。

参考文献：

[1] 陶忠,于清,韩林海等.FRP约束钢筋混凝土圆柱力学性能的试验研究[J].建筑结构学报,2004,25(6):75-82,87.

[2] 李伟,王宇,吴超群等.基于声发射检测技术的FRP复合材料损伤试验研究[J].化工机械,2011,38(6):692-696.

[3] 李伟,张颖,龙飞飞等.FRP复合材料容器爆破声发射实验研究[C].//第十三届全国声发射研讨会论文集.2012:54-60.

第8篇：土工合成材料应用范文

关键词：土工合成材料；桥头跳车；差异沉降

Abstract: in the use of the highway geosynthetic materials application technology norms of bridge reinforcement of calculation vehicle jump length, often appear larger deviation, the reason is specification only consider geosynthetic materials of solutions of the filled soil reinforcement effect, and did not consider reinforced part way in normal use has also played on the abutment and normal roadbed the transition of the differential settlement role. It should be taken into account in the design of geosynthetic materials of solutions of the filled soil reinforcement and reinforced part of the transition of the differential settlement of the two aspects of the role, the more reasonable design.

Keywords: geosynthetic materials; The bridge jumped; Different subsidence of

中图文分类号： U416.1 文献标识码： A

1 引言

随着高速公路的迅速发展，在公路建设中，桥头出现的跳车现象，已成为高速公路的多发常见病害，严重影响行车的平稳性和安全性。桥头产生跳车的主要原因是桥头与路基的沉降差所致。国内外的科研院所就该问题提出了很多的解决办法，其中利用土工合成材料解决桥头跳车是一种较新的方法。由于土工格栅具有抗拉强度的特点，而无纺针刺类土工布具有排水效果较好的特点。因此，桥接坡处都普遍使用土工布和土工格栅。合理设置土工合成材料，既可以减少路堤填筑后的地基不均匀沉降，又可以提高地基承载能力，同时也不影响排水。我国1999年2月开始实施的《公路土工合成材料应用技术规范》中给出了设计方法，但该设计方法只着眼与土工合成材料对于台后填土的加筋作用，即通过加筋来提高该处路基的回弹模量，改善桥（涵）台台背填土扩散荷载和降低沉降的能力。而实际上，台后加固段还有对正常路基与桥台差异沉降的过渡作用，所以在设计中应综合考虑土工合成材料对台后填土的加筋和加固段对差异沉降的过渡这两方面的作用，更为合理的进行设计。

2《公路土工合成材料应用技术规范》的确定方法

《公路土工合成材料应用技术规范》（JTJ/T 019―98）中规定用土工合成材料加固台背路基填土时，土工合成材料的纵向铺设宜上长下短，可采用缓于或等于1∶1的坡度自下而上逐层增大纵向铺设长度，最下一层的铺设长度应不小于最小纵向铺设长度Lmin，且最下一层宜铺设于构造物基础的顶面。Lmin按式（1）计算。

（1）

式中，Lmin为土工合成材料的最小铺设长度（m）；CGS 为土工合成材料与土体交界面上的界面粘聚力（Pa）；φGS为土工合成材料与土体交界面上的界面摩擦角（°），CGS和φGS 可由土工实验测得；Hm为路基顶面与构造物基础顶面之间的高差（m），γm为填料压实后的重度（N/m3）。

从《公路土工合成材料应用技术规范》土工合成材料纵向铺设长度的确定方法可以看出，它是采用了经验方式来进行了处理，而并没有充分考虑在路基使用过程中加固段还起到了对正常路基与桥（涵）台差异沉降的过渡作用。

3 考虑加固段对正常路基与桥台差异沉降的确定方法

[作者简介] 魏国安（1981－），男，河南郑州人，硕士，主要从事建设工程设计、施工、管理及相关工作。

通常在桥（涵）台后填土设计过程中只考虑由于台后填土的压实度不够或该处出现软土地基等原因而造成的路基下沉的加固设计，对台后易产生沉降的路基进行加固，从而提高其承载能力，减小该处路基的沉降量。而实际上，正常路基在运营后也将产生沉降，而该沉降是由于土的逐渐固结而逐渐产生，整个过程会延续许多年。由于桥（涵）台的承重大，所以在设计中常常采用桩等这些承载能力大的基础，因而其沉降量较小，如将桩打到基岩上，则其沉降量几乎为零，这样便造成桥（涵）台和正常路基产生了较大的差异沉降，所以桥头的加固段也起到了从桥（涵）台到正常路基的过渡作用，因而在设计加固段的长度时必须考虑过渡段需要的最短长度。

为了研究方便，通常做如下规定：假设桥端部刚度为k,加固段刚度为k’,当k／k’0.1时，

则可不考虑桥台沉降，反之，应与考虑。设计控制桥台基础工后的沉降量一般为 2cm～3cm，一般路基容许工后产生的沉降量为30cm（高速公路和一级公路）或50cm（二级公路），所以正常路基与桥（涵）台的最大容许沉降差h＝27cm或h＝47cm。

当汽车跳起瞬间，车辆受到的竖直方向的力有空气阻力、滚动阻力和重力。由于空气阻力在竖向车辆速度不大且运动轨迹长度较小时影响小，所以忽略不计。则车辆在竖直方向运动的轨迹方程为：

(2)

式中，v为汽车与空气的相对速度，可取汽车的行驶速度（m/s）；G为车辆总重力；f为滚动阻力系数，沥青混凝土路面可取0.01～0.02；θ为道路翘起坡角，由于θ很小，可将其近似等于道路纵坡度i，此处为桥头过渡段的坡度，为正常路基与桥（涵）台的最大容许沉降差h与过渡段长度L的比值。

由式（2）积分并代入初始条件（t=0时vy=v0sinθ，v0为设计车速），可得：

(3)

由式（3）积分并代入初始条件（t=0时X＝Y＝0），可得：

(4)

当vy=0这一时刻，汽车跳起的高度最大，则令vy=0，由式（3）可得：

（5）

将式（5）代入式（4）可得：

（6）

式（6）即为不同设计车速、坡度的道路汽车行驶时跳跃的高度。由于θ很小，所以可取，故式（6）可简化为：

（7）

一般认为当Y＞2cm时乘客有明显的颠簸感，故以Y＝2cm来控制道路坡度。

由上面的推导过程易知，桥头跳车的跳跃高度与加固段长度和设计车速有密切关系，所以在确定加固段长度时应从限制车辆跳跃高度入手，依据不同设计车速和桥（涵）台与普通路基的差异沉降h来确定，同时考虑规范规定的最短加固长度的限制，两者结合来完成最终的加固长度的确定。

4结论

由以上分析可知，在利用土工合成材料加固台后填土解决桥头跳车的问题时，应综合考虑土工合成材料对台后填土的加固作用和加固段对正常路基与结构物差异沉降的过渡作用这两个方面。若只按规范计算，则可能会出现算例中的加固段偏小的情况。所以在设计中应将结合以上两个方面考虑，这样得到的确定利用土工合成材料加固路基的长度的方法才较为合理。

参考文献

［1］交通部第一公路勘查设计院.公路软土地基路堤设计与施工技术规范［M］. 北京：人民交通出版社，1997.

［2］王晓谋，袁怀宇.高等级公路软土地基路堤设计与施工技术［M］.北京：人民交通出版社，2001.

［3］周志刚，郑健龙.公路土工合成材料设计原理及工程应用［M］. 北京：人民交通出版社，2001.

第9篇：土工合成材料应用范文

关键词：加筋土挡墙，土工合成材料，极限平衡理论

中图分类号：S611文献标识码： A

1引言

加筋土挡墙是由填土、填土中的筋材以及面板（有时包括基础）组成的整体复合结构。与传统重力式挡墙依靠自身重量抵抗墙后侧向土压力不同，加筋土挡墙是通过筋材与填土的摩擦作用限制土的侧向位移，等效于给土体施加了一个侧压力增量，使土的强度和承载力均有提高[1]。

加筋土所用筋材主要分为金属材料、钢筋混凝土材料和土工合成材料三类。本文主要探讨的对象为土工合成材料加筋土挡墙。土工合成材料加筋土挡墙的设计方法归纳起来可分为极限平衡法、极限状态法和有限元法三种[2]。前二者侧重分析加筋土挡墙极限破坏时的稳定安全系数，后者则侧重分析加筋土挡墙的工作开始至破坏时拉筋的应力分布和其与土体之间的受力与变形状态。目前，在国内实际工程中应用最为广泛的是极限平衡法。本文即介绍一种基于极限平衡分析理论的设计方法。

2双楔体理论

双楔体理论用以进行加筋土挡墙的稳定性计算，其基本要点是把加筋土体作为挡土墙结构，把加筋土体后面的填筑土体作为滑动棱体来看待。

图1双楔体理论分析示意图

如图1，将加筋土体abdc（视为整体挡土墙）设定为楔体B，将墙后的可能滑塌体设定为产生推动力的楔体A，从而建立“双楔体”分析体系。图中，G、V分别为楔体B、楔体A所受重力，E为总土压力，R为滑动面上的反力。“双楔体”模型建立后，即可按照挡土墙的各种要素求出墙后填土对加筋土体的侧向土压力，并进行抗水平滑动稳定和抗倾覆稳定校核。根据此模型进行土压力计算，可以给出加筋体抗力从而进行内部稳定分析，还能进行加筋体的外部稳定分析。

3加筋土挡墙的土压力

3.1 土压力计算公式

加筋土挡墙的主动土压力计算方法与普通重力式挡土墙的表示形式相同[3]：

（1）

式中：

―加筋土挡墙主动土压力（kN）；

―墙后填土重度（kN/m3）；

―计算墙高（m），取值方法见图1。当填土面为水平时，为墙的实际高度；当填土面为斜坡时，为墙的实际高度+墙背延伸高度；

―主动土压力系数，常将加筋体按竖直墙背来确定，即

。

土工合成材料可分为柔性筋材和刚性筋材，由于受力特性存在差异，故二者土压力计算有所不同。

图2加筋土挡墙破裂面

如图2（a）所示，对于柔性筋材加筋土挡墙，按式（1）计算的土压力是三角形分布，破裂面为一条斜直线，这与普通重力式挡土墙一致。而对于刚性筋材加筋土挡墙，其破裂面常分段考虑，由竖直线和斜线两部分组成，见图2（b）。竖直线部分与面板背面的距离，斜线部分与水平面的夹角。简化破裂面上、下两部分高度和按下式计算：

（2）

（3）

式中：

―简化破裂面上口宽度（m）；

―土的内摩擦角（°）。

抗震验算时，（为地震角），此时按下式计算：

（4-1）

或

（4-2）

3.2 主动土压力系数

由于柔性筋材加筋土挡墙和刚性筋材加筋土挡墙的破裂面不同，其主动土压力系数也存在区别。

图3加筋土挡墙土压力系数

如图3所示，对于柔性筋材加筋土挡墙，在墙的全高范围内，任何深度处的土压力系数均可按计算；对于刚性筋材加筋土挡墙，在墙的顶部等于静止土压力系数，从墙顶向下6m，由静止土压力系数逐渐过渡到主动土压力系数，6m处及其以下的墙高为主动土压力系数，即刚性筋材加筋土挡墙的土压力系数可表示为：

计算点在墙顶：

（5-1）

计算点在0~6m范围：

（5-2）

计算点大于6m：

（5-3）

式中：

―任意埋深处，第i层拉筋的土压力系数；

―静止土压力系数；

―主动土压力系数；

―任意埋深（m）；

―填料的内摩擦角（°）。

3.3 土压力作用方向

侧向土压力的作用方向与墙顶形式、筋材类别有关。侧向土压力作用方向与水平线夹角可按下式规定[4]：

（1）墙后填土表面水平

对可拉伸筋材：

对不可拉伸筋材：

（6-1）

（2）墙后填土表面倾斜

对可拉伸筋材：

对不可拉伸筋材：

（6-2）

式中：

―墙后填土的排水抗剪内摩擦角；

―墙后填土的倾斜坡角；

―加筋土挡墙面板后的底宽（m）；

―加筋土挡墙的计算高度（m）。

4土工合成材料的强度

加筋土工程设计首先应确定筋材的设计抗拉强度。土工合成材料的抗拉力应按下式计算：

（7）

式中：

―土工合成材料的设计抗拉强度（kN/m）；

―土工合成材料的极限抗拉强度（kN/m）；

―考虑了蠕变后的土工合成材料长期抗拉强度（kN/m）；

―土工合成材料强度的综合修正系数；

―施工及机械损伤的影响系数；

―材料蠕变的影响系数；

―化学损伤的影响系数；

―生物损伤的影响系数。

若土工合成材料采用土工织物，还应计算其刺破强度及顶破强度，并满足其最低强度要求值。

5加筋土的受力

土工合成材料筋材水平铺设在土中后，在荷载作用下复合体发生变形，通过土和筋材的界面咬合引起应力传递，力的传递方式有两个：一是表面摩擦，二是横向肋条被动抗力。

5.1 筋材表面的摩阻力

筋材与土层相对移动所产生的摩阻力为：

（8）

式中：

―筋材的摩阻力计算值（kN）；

―筋材上的有效垂直应力（kN/m2）；

―筋材有效宽度（m）；

―筋材有效（锚固）长度（m）；

―筋材与土的摩擦系数，；

―筋材与土接触面之间的摩擦角。

5.2 筋材横杆的被动抗力

当筋材为土工格栅、土工网等具有横向肋条或横杆的材料时，其与土体发生相对位移时会产生与位移方向相反的被动抗力，计算式为：

（9）

式中：

―筋材的被动抗力计算值（kN）；

―单位宽度格栅的横肋数目；

―格栅的横肋厚度（m）；

―格栅孔洞有效宽度（m）；

―单位土体的被动抗力（kN/m2），；

―筋材上的有效垂直应力（kN/m2）；

―承载力因数，与土的内摩擦角有关。

5.3 土工合成材料的抗拔力

抗拔力是指筋材从土中被拔出时所承受的最大拉力。根据加筋土的应力传递原理，土工合成材料的抗拔力应等于表面摩阻力和被动抗力之和，即。目前我国各专业规范在确定抗拔力计算时，主张筋材的抗拔力由试验决定；在不具备试验条件情况下，设计者在考虑对筋材抗拔力要求时，可以采用公式进行估算，但所用估算公式均都略去了横杆被动抗力，即[4]。《土工合成材料应用技术规范》GB 50290-98按下式估算筋材抗拔力。

当有试验资料并已计算出筋材锚固长度时，则应分别按下式计算抗拔力：

当有拉拔试验结果时：

（10-1）

当筋材与土的摩擦阻力由土的抗剪强度估算时：

（10-2）

式中：

―筋材的锚固长度计算值（m）；

―设计抗拔力（kN）；

―抗拔安全系数，，不小于1.3，重要永久工程可取2；一般永久工程可取1.5。

6土工合成材料加筋土挡墙设计步骤

6.1 未加筋挡墙的稳定计算

首先对未加筋前的挡墙工程进行稳定性校核，当校核结果为不稳定，即安全系数K不合要求时，则确定须进行加筋处理。

6.2 确定加筋土挡墙的总加筋力

确定加筋土挡墙的总加筋力，实际上就是计算加筋土挡墙的土压力，即，其中为单位宽度加筋体需要的总加筋力。如前所述，土压力的计算方法按照筋材的类别确定，具体计算公式参照式（1）得到后，即可进行布筋设计。

6.3 布筋设计

布筋设计的内容包括筋材类别选用、筋材竖向间距布置、筋材铺设总长度、无效长度及锚固长度计算、筋材抗拉强度计算、锚固抗拔力计算、层间总摩阻力计算等，相关计算方法如下：

1）筋材抗拉强度计算采用式（7）。

2）筋材锚固抗拔力计算应根据是否具有试验资料分别采用式（10-1）或（10-2），应注意在计算中应乘以筋材的总层数n。计算结果应满足：。

3）锚固长度计算。

当缺少拉拔试验结果而进行估算时，可应用下式计算：

（11-1）

当具备拉拔试验结果时，可应用下式计算：

（11-2）

当筋材与土的摩擦阻力由土的抗剪强度估算时：

（11-3）

4）筋材铺设总长度，式中为滑裂面以内的无效长度（m），为锚固长度，为筋材包裹长度或筋材与墙面连接所需长度（m）。

5）筋材竖向间距通常采用：单向土工格栅0.6~1.5m；双向土工格栅0.2~0.6m；土工带0.3~1m；土工织物0.3~0.6m，土工网0.5~0.7m。筋材间距与总拉力大小有关，如高度为H的坡堤，已知总拉力为T，筋材的抗拔力计算值（筋材容许拉力）为，则需要设置筋材的层数n为：；筋材的竖向间距为：。

6）层间总摩阻力计算。

层间总摩阻力与锚固抗拔力完全不同，锚固抗拔力是指从锚固段拔出筋材的力，是锚固段的摩阻力，它用来抵抗拔出力（水平外力），作用在于确保滑动棱体有下滑趋势时的结构整体平衡；而层间总摩阻力是指非锚固段的摩阻力，它也用来抵抗水平外力，保证结构正常使用中土体与筋材的整体性。因此，二者在一定的安全系数下均不得小于水平外力[4]。二者采用相同的计算公式和安全系数，仅计算长度不同，锚固抗拔力计算采用锚固段长度，层间总摩阻力计算采用无效长度或称非锚固段长度计算。

6.4 内部稳定计算

内部稳定计算包括抗拔稳定计算、筋材层间摩阻稳定计算、墙体稳定计算、整体稳定计算等。

1）抗拔及层间摩阻稳定计算

抗拔稳定安全系数：

层间摩阻稳定安全系数：

其中为层间总摩阻力。

2）刚性筋材挡墙的筋材强度计算

（12-1）

（12-2）

（12-3）

式中：

―某层筋材的水平拉力（kN）；

―筋材的抗拔力计算值（容许拉力）（kN）；

―超载引起的竖向附加压力（kN/m2）；

―水平附加荷载（kN/m2）；

―主动土压力系数，按式（5-1）~（5-3）确定。

3）墙体稳定计算

加筋土挡墙墙体稳定计算与未加筋挡土墙墙体稳定计算完全相同，均采用滑动圆弧条分法，只是加筋土挡墙的圆弧滑动分析中多了一项总加筋力，其对墙体结构起稳定作用，这就是加筋的优势。

4）整体稳定性计算

对于高度较大的工程，必须进行整体稳定性计算。整体稳定性计算也是采用圆弧滑动条分法，不过圆弧滑裂面位于加筋体及部分地基中。

地震发生时，加筋土挡墙将受到地震力的影响，必须进行地震情况的稳定性复核。地震时整体稳定性计算仍然按滑动圆弧法考虑，具体可根据下式计算[5]：

（13）

式中：

―加筋土挡墙地震深层整体稳定性安全系数，取1.1；

―地震土压力；

―的力臂。

6.5 外部稳定计算

加筋土挡墙的外部稳定性计算采用重力式挡土墙稳定分析法，即把加筋土挡墙作为普通重力式挡土墙（视为刚性体），然后按照普通重力式挡土墙进行基底平面滑动稳定性计算、绕墙趾倾覆稳定性计算及地基承载力计算。

7结语

在土体中添加筋材，其抗拉和抗剪强度会得到显著提高。与传统重力式挡土墙设计相比，本文叙述的基于极限平衡理论的加筋土挡墙设计方法主要考虑了加筋对土体受力情况、挡墙稳定性等内容的改善作用。这种设计思路类似于传统重力式挡墙，且计算过程较为简单，易于在实际工程中推广应用。

但是，这种设计方法忽略了拉筋的变形、挡墙不同部位的相互作用以及实际工作状态下地基和挡土墙之间的变形[2,6]，而因加筋土挡墙的过大水平变形导致墙体失稳的事故国内外均有发生[7]。因此，如何针对这些因素进一步完善加筋土挡墙设计方法，还需要做进一步的研究工作。

参考文献

[1]龚晓南等. 地基处理手册（第三版）[M]. 中国建筑工业出版社，2008.

[2]庞巍，杨广庆等. 土工合成材料加筋土挡墙设计方法的研究[J]. 铁道建筑，2007(2)：59-60.

[3]S/T 225-98，水利水电工程土工合成材料应用技术规范[S].

[4]薛殿基，冯仲林登. 挡土墙设计使用手册[M]. 中国建筑工业出版社，2008.

[5]JTJ015-91，公路加筋土工程设计规范[S].