土工合成材料的作用精选(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的作用主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：土工合成材料的作用范文

关键词 土工合成材料；试验；土工； 施工；问题；措施

中图分类号 TV871 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0143-01

土工合成材料是20世纪出现的一种新型的岩土工程材料，使用初期品种较少，主要为土工织物和土工膜两大类。早在20世纪50年代土工织物被成功地作为滤层材料替代砂石粒料反滤层，而土工膜应用得更早，在30年代末40年代初即用于水池、水渠的防渗。我国于60年代中期将土工膜用于渠道防渗、裂缝堵漏，70年代应用土工织物作防冲材料及加固地基等取得良好效果。土工合成材料的大规模应用始于20世纪80年代。这种新型材料以其良好的工程性能，及其具有重量轻、强度高、生产工厂化、质量稳定、施工方便，价格低等优点深受岩土工程师们的欢迎。

1 土工合成材料种类及工程应用

土工合成材料是以高分子聚合物为原材料，用人工合成的方法制成的合成材料。高分子聚合物的种类很多，最常用的聚合物有聚乙烯醇、聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚乙烯5种，在实际工程中通常根据这5种原材料的纤维强度、相对密度、软化点、耐酸碱及耐久性等特性供工程选材时参考。土工合成材料制品近年发展很快，远远超出早期土工织物和土工膜两大类，众多产品如何分类至今没有统一准则。在《土工合成材料应用手册》将土工合成材料分为4大类：①土工织物，包括机织土工织物和非织造（无纺）土工织物；②土工膜；③特种土工合成材料，如土工格栅、土工网、土工垫、土工格室、土工膜袋，土工泡沫塑料等；④复合型土工合成材料，如复合土工膜、塑料排水带等。这种分类的好处是概括性强，不断出现的新产品可方便地归人，例如近年用得较多的高强加筋带、玻璃纤维土工格栅可归入特种土工合成材料一类中，而软式排水管、塑料盲沟可归人复合型土工合成材料一类。土工合成材料的功能是多方面的，通常把它概括为6种基本功能：①反滤功能；②排水功能；③隔离功能；④加筋功能；⑤防渗功能；⑥防护功能。这6种功能有的可以明确分清楚，有的不易分清。实际应用中土工合成材料往往同时兼备几种功能。任何应用土工合成材料的工程几乎都存在隔离作用，用于过滤作用的土工织物往往同时伴随排水作用。在进行土工合成材料设计时，需明确主要的、次要的和附带的功能。

2 土工合成材料常规试验

常规试验为最常用的、操作较简单的基本试验，包括物理、力学和水力学性能试验。目前用土工直剪仪进行小尺寸的土与土工合成材料界面摩擦试验用得也比较多。

1）物理和力学性能：物理指标为土工织物的重量和厚度。力学指标内容较多，单向受力有条带拉伸、握持拉伸和撕裂3种试验；周向受力试验有圆球顶破、胀破、CBR顶破、刺破及落锥等5种试验。这10项指标测定均可遵循纺织系统颁布的国家标准进行试验。土工合成材料的早期产品土工织物是应用于工程的纺织物。土工织物应用纺织技术制造，因而用纺织品试验标准进行检测，土工织物沿用了纺织品大多数试验方法直到今天。

2）水力学性能：土工织物的水力特性在岩土工程应用中十分重要，在20世纪80年代由岩土工程师们研究和制定了测定土工织物渗透系数和孔径两项试验。不久ISO国际标准通过了渗透系数和孔径试验标准。

3）土一土工合成材料相互作用的界面摩擦特性：工程设计中常需要提供土一土工合成材料之间摩擦系数。在20世纪80年代开展了这方面的研究。其试验设备大多采用土工试验直剪仪和土工试验箱。利用直剪仪作界面直剪摩擦试验，将土工织物固定在上盒底部或下盒顶部，盒内填土进行直剪试验。利用土工试验箱进行拉拔摩擦试验，箱内填土，土工合成材料埋在土中，进行拉拔。这种试验制样较困难，一般常规试验仅用小尺寸直剪仪进行砂土一土工织物的直剪摩擦试验。

3 土工合成材料耐久性试验

1）老化问题：土工合成材料在大气环境中光、水、氧、热作用下，聚合物的分子结构发生变化，力学性能逐渐缓降，产生老化。目前常用老化试验有自然老化法和人工老化法两种。自然老化试验是对铺设在某特定地点及在当地自然条件作用下的土工合成材料，按时定期取样进行物理力学性能测试，可得到强度随时间的衰减情况。这种试验资料能可靠地反映实际情况，得到较可靠的长期强度，然而非常花时间。另一种人工老化试验利用人工气候箱对土工合成材料进行加速老化试验，气候箱可调控光源种类，光照温度和强度等因素。利用光源强度和光照时间，人工老化速度大大高于自然老化，但它与实际有差距，可靠性较差。

2）蠕变问题：土工合成材料具有明显的蠕变特性。材料在某一恒定荷载作用下发生徐变，变形随时间不断增大，达到某一应变后，应变速率逐渐减小，应变缓缓趋向稳定。蠕变研究试验表明，影响蠕变特性的主要因素有：原材料种类，材料承受的荷载水平，材料约束条件，温度等。

3）淤堵问题：淤堵主要发生在用于过滤和排水工程的针刺无纺土工织物中，在过滤过程中织物的孔隙被堵塞。产生淤堵原因可以是物理的、化学的、生物的或其他冻融、干湿等。最常见的是物理淤堵，通过织物的水中所夹带的细粒土滞留在孔隙中或封住孔口；化学淤堵是过滤的水中含有化学溶液，合成化合物滞留孔中；生物淤堵是有的微生物对某种材料有亲和力，滞留土工织物进行繁殖堵塞孔隙。这些淤堵现象可交叉同时发生。

4 讨论与总结

常规试验主要对象是片状土工织物、土工膜。由于这些产品具有良好工程性能，用量逐年增多，其试验方法日趋统一和规范化。此外，为进一步探索材料基本性能的蠕变试验得到广泛重视。土工合成材料问世至今短短几十年，期间产品的种类、用量和使用领域飞速发展，发生了翻天覆地的变化。然而对比土工合

成材料测试情况，似乎有些不相称，有关物理、力学性能指标测试方法基本还是沿用当年纺织品的标准。这些标准的特点是能简单、方便且可靠地反映织物自身的力学性能；可以评价土合成材料的质量、均匀度、强度和延性；可对同类产品进行比较和选择。施工现场土工合成材料是埋在土中的，是在土的约束下工作的，显然纺织品标准不能满足此要求，大多试验仍仅对织物自身参数进行比较，主要是试样尺寸和形状的变化，边界条件变了，就方法而言无本质上的突破。其中主要变化是，土工织物拉伸强度试验中，以宽条（宽200 mm）试样代替纺织品窄条（宽50 mm）试样，其他无甚变化。大部分物理、力学性能纺织品测试项目继续沿用。

参考文献

[1]交通部公路科学研究院.公路工程土工合成材料试验规程[M].人民交通出版社,2006,9,1.

第2篇：土工合成材料的作用范文

【关键词】铁路路基 ， 施工，土工合成材料， 应用

【 abstract 】 railway roadbed construction progress in the wide application of geosynthetic materials, not only have the drainage, filtering, seepage control, reinforcement, isolation, protection and the action such as reducing load; And still can bring an implementation is simple and economic efficient technology way, at the same time, it also achieved good economic, social and environmental effect. I work with the actual, emphatically summarized and analyzed railway subgrade construction in the application of synthetic materials.

【 key words 】 railway roadbed, construction, geosynthetic materials, applications

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

一、新建张家口至集宁铁路是呼和浩特铁路局局管内第一条160km／h(预留200km／h)客货共线铁路，在管段DK83+529-DK98+700段路基土石方共295万m3，铺设土工格栅23万。按文件要求在路堤边坡水平宽度2.5m范围内自坡脚至基床表层下每隔0.6m铺设一层双向经编土工格栅，土工格栅抗拉强度不小于25Kn／m,延伸率小于10％，铺设表面平整，摊铺后及时填筑填料。个别地段铺设土工织物5.6万，根据地基承载力的不同情况需换填中粗砂，并与砂间铺设精编复合土工膜，其抗拉强度不小于20KN／m,顶破强度不小于2.0kN，其下换填0.5m厚二八灰土垫层。施工项目于2009年建成，2011年通车，在后期经过对普通路基、浸水路基、软土路基的检测和观察，发现铺设土工材料的地段对路基的稳定起到很好的作用，其土工材料的力学性能能够有效的充分发挥，确保了路基的稳定。

二、土工合成材料的含义及其应用简述

土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种新型的土木工程材料，它是以人工合成的聚合物(如塑料、化纤、合成橡胶等)为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。

土工合成材料在土木、水利、交通、铁道和环境工程中得到广泛的应用，起到排水反滤、防渗、加筋、隔离、防护和减载等作用。这些作用是以不同的形式的产品来实现的，例如，土工织物用于滤层、隔离和防护；土工网和三维植被网垫用于排水和坡面的稳定；土工格栅、条带和有纺或编织土工织物用于加筋、土工膜用于防渗等。复合型土工合成材料则结合了各自的优点，例如，兼有过滤和排水性能的土工织物和土工网复合材料，结合加筋和隔离功能的土工织物和土工格栅复合材料，而土工织物和土工膜结合形成的复合土工膜则既能防渗又具有防刺破的作用，同时具有与土较高的界面磨擦系数。目前证明较成功的应用有：无纺土工织物代替粒状级配滤层应用于反滤排水工程中，土工合成材料加筋挡土墙代替重力式挡土墙，塑料排水带代替砂井，土工膜用于防渗材料等。在应用的初期，最担心的是耐久性，忽视铺放的位置，认为铺土工合成材料总比不铺好。而现在经验证明在土中耐久性是可以保证的，相反，土工合成材料铺放的位置不当或施工质量差，会降低作用，甚至适得其反。

土工合成材料的原材料是高分子聚合物。它们是由煤、石油、天然气或石灰石中提炼出来的化学物质制成，再进一步加工成纤维或合成材料片材，最后制成各种产品。制造土工合成材料的聚合物主要有聚乙烯(PE)、聚酯(PER)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)等。通过长时间的使用探索，人们发现材料的强度还与纤维的制作方法有关。在应用土工合成材料时，其性能更受施工方法、应用环境和侧限压力大小的影响。例如内蒙古卓资山旗下营大黑河的护岸工程，该工程采用聚丙烯编织布，聚氯乙烯绳网和混凝土块组成整体沉排，防止河床冲刷。无纺织物作为隔离材料，铁路部门首先应用于防治“翻浆冒泥”现象。随后的几年，铁路路基如：张家口至集宁铁路、集宁至包头增建第二双线铁路，还有地方专用线如西金铁路、东乌铁路等也都广泛的应用，增加了路基的稳定性。目前，品种繁多的人工合成材料陆续问世，它们可制成各种符合特定目的的产品，而且由于其具有质量轻、施工简易、运输方便、价格低廉料源丰富等优点，为土木工程和铁路建设提供了一种崭新的较为理想的材料，并由此带来一种实施简便和经济有效的技术途径。土工合成材料是以合成材料为原材料制成的应用于岩土工程的各种产品的统称。因为它们主要用于岩土工程，故冠以“土工”两字，称为土工合成材料，以区别于天然材料。近些年来，土工合成材料在全世界范围内得到迅速的发展和广泛的应用，取得了良好的经济、社会和环境效应。

三、土工合成材料的种类

（一）土工织物

1、土工织物的种类

土工织物为透水性土工合成材料。土工织物的制造一般要经过两个步骤：首先把聚合物原料加工成丝、短纤维、纱或条带，然后再制成平面结构的土工织物。目前主要有有纺土工织物和无纺土工织物。有纺土工织物由两组平行的呈正交或斜交的经线和纬线交织而成，其主要缺点是沿经线和纬线的强度高，而与经纬线斜交方向的强度低，无纺土工织物是把纤维作定向的或随意的排列，再经过加工而成，按照联结纤维的方法不同，可分为化学(粘结剂)联结、热力联结和机械联结三种。其主要优点是强度没有显著的方向性，对变形的适应性较大，目前大部分企业使用的均属这种类型。

土工织物突出的优点是重量轻，整体连续性好(可做成较大面积的整体)，施工方便，抗拉强度较高，耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好。缺点是未经特殊处理，则抗紫外线能力低，如暴露在外受紫外线直接照射容易老化，但如不直接暴露，抗老化及耐久性能仍较高，土工织物的性能与其聚合物原料、土工织物的种类及加工制造方法密切相关。

（二）、土工膜

土工膜是一种基本不透水的材料。根据原材料不同，可分为聚合物土工膜和沥青土工膜两大类。为了适应工程应用中不同强度和变形的需要，两类中又各有不加筋(单一或混合材料)和加筋或组合的类型。聚合物膜在工厂制造，沥青膜则大多在现场制造。制造土工膜的聚合物有热塑塑料(如聚氯乙烯)、结晶热塑塑料(如高密度聚乙烯)、热塑弹性体(如氯化聚乙烯)和橡胶(如氯丁橡胶)等。工厂制造土工膜的方法主要有挤出、压延或加涂料等。挤出是将熔化的聚合物通过模具制成土工膜，厚0.25～4 mm。压延则是将热塑性聚合物通过热辊压成土工膜，厚0.25～2 mm。加涂料是将聚合物均匀涂在纸片上，待冷却后将土工膜揭下来而成。现场制造土工膜是在地面喷涂或敷一层冷或热的粘滞聚合物而成。沥青土工膜用的是沥青聚合物或合成橡胶。

制造土工膜时还需要掺入一定量的添加剂，使在不改变材料基本特性的情况下，改善其某些性能和降低成本。例如掺入碳黑可以提高抗日光紫外线能力，延缓老化；掺入铅盐、钡、钙等衍生物以提高材料的抗热、抗光照稳定性；掺入滑石等剂以改善材料可操作性；掺入杀菌剂可防止细菌破坏等。对于沥青类土工膜，其主要的掺入材料是一些填料或纤维。填料可为细矿粉，它能增加膜的强度且降低其成本；加入纤维，也是为提高膜的强度。

（三）、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。又如土工复合排水材料，它是以无纺土工织物和土工网、土工膜或不同形状的合成材料芯材组成的排水材料，用于软基排水固结处理、路基纵向横向排水、建筑地下排水管道、集水井、支挡建筑物的墙后排水、隧道排水、堤坝排水设施等。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。这里主要介绍复合土工膜和土工复合排水材料两类。

1 复合土工膜

复合土工膜是用土工织物或其他材料与土工膜结合而成的不透水材料。根据主要功能的不同，复合土工膜可划分为加筋型土工膜和横向排水型土工膜两种。

(1)加筋型土工膜

加筋型土工膜具有较高的强度和模量，以满足工程中防渗与受力的要求，如氯丁橡胶土工膜和经编土工膜。加筋土工膜的厚度：聚合物有涂料的三层压延加筋土工膜厚0.75～1.5 mm；聚合物五层压延加筋土工膜厚1.0～1.5 mm。

(2)横向排水型土工膜

横向排水型土工膜一般由无纺土工织物与土工膜复合而成，常见的有“一布一膜”、“两布一膜”。其中，无纺土工织物不仅具有横向排水作用，而且对土工膜起保护作用。

2 土工复合排水材料

土工复合排水材料是薄型土工织物包裹不同材料制成的不同形状的芯材组合成的一种复合型排水产品。这种产品克服了土工织物沿织物平面方向排水能力小的缺点，可以沿产品芯材水平方向的排水通道通畅地排水，而外包的土工织物作为滤层以阻止土颗粒进入排水通道。复合排水带主要用于软土地基竖向排水固结处理等，我国生产及工程上普遍采用的产品主要是塑料排水带。复合排水板具有广泛的用途，如路基纵向横向排水、支挡建筑物的墙后过滤排水、隧道衬砌后防排水、建筑物地下排水通道、堤坝排水设施等。

(1)塑料排水带

塑料排水带是由不同截面形状的连续塑料芯板外面包裹非织造土工织物(滤膜)而成。芯板的原材料为聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯。芯板截面有多种型式，常见的有城垛式、口琴式和式等。芯板起骨架作用，截面形成的纵向沟槽供通水之用，面滤膜多为涤纶无纺织物，作用是滤土、透水。

塑料排水带的施工是利用插带机将其埋设在土层中的预定位置。塑料带前端与锚靴相连，用插带机导杆顶住锚靴，插入土层中，达到预定深度后拔出导杆，但排水带仍留在预定位置，在高出地面一定高度(0.5 m左右)剪断排水带，施工时可用静荷或动荷送杆，静荷送杆对土层扰动小，较为常用。我国插带机的插入深度可达约25 m，入土速率可达6 m/min。排水带的平面分布间距可借理论计算确定，一般为1～2 m。排水带插入软基后，为排除土中的多余水量提供了捷径，多余水可水平向通过带的滤膜进入芯板沟槽，再向上由地表的透水料垫层排走。排水带在公路、码头、水闸等软基加固工程中应用广泛，以加速软土固结。

(2)软式排水管

软式排水管又称为渗水软管，是由高强钢丝圈作为支撑体，以及具有反滤、透水及保护作用的管壁包裹材料两部分构成的。高强钢丝由钢线经磷酸防锈处理，外包―层PVC材料，使其与空气及水隔绝，避免氧化生锈。包裹材料有三层，内层为透水层，由高强特多龙纱或尼龙纱作为经纱，特殊材料为纬纱制成；中层为非织造土工织物过滤层；外层为与内层材料相同的覆盖层。为确保软式排水管的复合整体性，支撑体和管壁外裹材料间，以及外裹各层之间都采用了强力粘结剂粘合牢固。软式排水管兼有硬水管的耐压与耐久性能，又有软水管的柔性和轻便特点，过滤性强，排水性好，可用于各种排水工程中。

(四) 土工特种材料

土工特种材料是为工程特定需要而生产的产品，品种多，现选择几种主要产品说明如下。

1 土工格栅

土工格栅是在聚丙烯或高密度聚乙烯板材上先冲孔，然后进行拉伸而成的带长方形或方形孔的板材。加热拉伸是让材料中的高分子定向排列，以获得较高的抗拉强度和较低的延伸率。按拉伸方向不同，格栅分为单向拉伸(孔近矩形)和双向拉伸(孔近方形)两种。前者在拉伸方向上有较高强度，后者在两个拉伸方向上皆有较高强度。土工格栅的品种和规格很多，目前开发的新品种有用加筋带纵横相连而成的，也有用高强合成材料丝纵横连接而成的等等。

2 土工网

土工网是以聚丙烯或聚乙烯为原料，应用热塑挤出法生产的具有较大孔径和较大刚度的平面结构材料。可因网孔尺寸、形状、厚度和制造方法的不同而造成性能上的很大差异。一般而言，土工网的抗拉强度都较低，延伸率较高。这类产品常用于坡面防护、植草、软基加固垫层，或用于制造复合排水材料。一般说来，它只有在受力水平不高的场合，才能用于加筋。

3、土工模袋

土工模袋是由上下两层土工织物制成的大面积连续状材料，袋内充填混凝土或水泥砂浆，凝固后形成整体混凝土板，可用作护坡。这种袋体代替了混凝土的浇注模板，故而得名。模袋上下两层之间用一定长度的尼龙绳来保持其间隔，可以控制填充时的厚度。浇注在现场用高压泵进行。混凝土或砂浆注入模袋后，多余水量可从织物孔隙中排走，故而降低了水分，加快了凝固速度，使强度增高。按加工工艺的不同，可将模袋分为两类，即机织模袋和简易模袋。前者是由工厂生产的定型产品，而后者是用手工缝制而成的。

4 、土工合成材料粘土垫层

土工合成材料粘土垫层是由两层或多层土工织物(或土工膜)中间夹一层膨润土粉末(或其他渗透性材料)以针刺(缝合或粘接)而成的―种复合材料。它与压实粘土垫层相比，具有体积小、质量轻、具柔性、密封性良好、抗剪强度较高、施工简便、适应不均匀沉降等优点，可以代替―般的粘土密封层，用于水利或土木工程中的防渗或密封设计。国外大量用于废料坑的底部防渗衬砌和顶部封盖。

四、土工合成材料的工程特性

（一） 物理特性

1 、厚度

土工合成材料厚度用mm表示，厚度变化对织物的孔隙率、透水性和过滤性等水力特性有很大的影响。常用的各种土工合成材料的厚度是：土工织物一般为0.1～5 mm，最厚的可达十几毫米；土工膜一般为0.25～0.75 mm，最厚的可达2～4 mm；复合型材料有时采用较薄的土工膜，最薄可达0.1 mm；土工格栅的厚度随部位的不同而异，其肋厚一般由0.5 mm至几十毫米。有些材料在受压时厚度变化很大，需规定在某固定压力下测定厚度。一般规定此压力为2 kPa。 根据工程需要还应测试在20 kPa、200 kPa压力下的系列厚度。土工织物厚度可采用专门的厚度测试仪，土工膜厚度可直接用千分尺测定，―般要求加压面积为25 cm2，试样面积应大于加压面积的2倍，加压时间30 s，试样不少于10块。

2、单位面积质量

单位面积质量为单位面积土工合成材料具有的质量，它反映材料多方面的性能，如抗拉强度、顶破强度等力学性能以及孔隙率、渗透性等水力学性能。通常以g/m2表示，是土工合成材料的主要物理性能之一。土工织物和土工膜单位面积质量受原材料密度的影响，同时受厚度、外加剂和含水量的影响，常用的土工织物单位面积质量一般在50～1 200 g/m2的范围内。测定单位面积质量采用秤量法，试样面积为100 cm2，数量不得少于10块，天平秤量读数应精确到0.01 g(现场测试为0.1 g)。测试前要求试样在标准大气压下恒温(20±2 ℃)，恒湿(65 %±2 %)24 h。

（二）、力学特性

反映土工合成材料力学特性的指标主要有拉伸特性及抗拉强度、撕裂强度、顶破强度、刺破强度、穿透强度及握持强度等。

1 、拉伸特性及抗拉强度

土工合成材料是柔性材料，大多通过其抗拉强度来承受荷载以发挥工程作用，因此抗拉强度及其应变是土工合成材料的主要特性指标。土工合成材料的抗拉强度与测定时的试样宽度、形状、约束条件有关，必须在标准规定的条件下测定。土工织物在受力过程中厚度是变化的，不易精确测定，故其受力大小一般以单位宽度所承受的力来表示，单位为kN/m或N/m，而不是习惯上所用的单位面积的应力来表示。

目前测定抗拉强度基本上是沿用纺织品条带拉伸试验方法，即把试样两端用夹具夹住，以一定的速率施加荷载进行拉伸直到破坏，测得试样自身断裂强度及变形，并绘出应力―应变曲线。目前条带拉伸试验的试样分宽条与窄条两种，宽条试样宽200 mm、长100 mm，宽长比B/L＝2；窄条试样宽50 mm、长100 mm，宽长比B/L=1/2。试验机具应选择具有等速拉伸性能、能测读拉伸过程中拉力和伸长量或直接记录拉力―伸长关系曲线的拉力机，同时要求试样的最大断裂力在满量程的10 %～90 %范围内。国内规定拉伸速率为50 mm/min。

目前关于土工合成材料的拉伸力学特性一般采用室内无侧限拉伸试验进行测试。但现场埋设在填料中的土工筋材的力学特性因填料的约束作用而不同，人们曾通过对不同宽带的试件进行拉伸试验，以评价筋材受侧向约束的影响。但更科学的是应将筋材埋在填料中进行测试。此时的力学特性所受影响因素较多。有约束的拉伸试验表明，约束力将增加土工织物的抗拉强度和模量，对于土工格网和土工格栅，约束力的影响更为显著，因为除了界面的摩擦阻力外，筋材横肋所受拉伸方向的土压力还将约束其变形，从而增大了模量。

2、 握持强度

土工织物承受集中力的现象普遍存在，握持强度是反映其分散集中力的能力。握持强度试验选用的仪器一般与条带拉伸试验相同，但试验方法不同。握持强度试验是握持试样两端部分宽度而进行的一种拉力试验。它的强度由两部分组成，一部分为试样被握持宽度的抗拉强度；一部分为相邻纤维提供的附加抗拉强度。它与条带拉伸强度之间没有简单的对比关系。由于各单位所采用的试样和夹具的尺寸不尽相同，试验的难度也较大，因此测得的成果相差很多。一般不宜作为设计依据。只可用作不同土工织物的抗拉强度的比较。土工织物握持力一般为0.3～6.0 kN。

3、 撕裂强度

土工织物和土工膜在铺设和使用过程中，常常会有不同程度的破损。撕裂强度反映了试样抵抗扩大破损裂口的能力，可评价不同土工织物和土工膜被扩大破损程度的难易，是土工合成材料应用中的重要力学指标。

目前撕裂强度试验仍沿用纺织品标准测试方法。常用的纺织品撕裂试验，按试样形状分为梯形法、翼形法以及舌形法，舌形法又分为单缝与双缝两种。目前多采用梯形法测定土工膜及土工织物的撕裂强度，这种试验从其加力方式看，近似于张拉试验。土工织物梯形撕裂强度值一般为0.15～30 kN，不加筋土工膜的梯形撕裂强度值一般为0.03～0.4 kN。

4 、顶破强度 刺破强度及穿透强度

在工程应用中，土工织物及土工膜常被置于两种不同粒径的材料之间，受到粒料的顶破作用，同样也将受到抛填粒料引起的法向荷载。根据粒径大小形状、土工织物及土工膜接触面的受力特征和破坏形式的不同，可分为顶破、刺破和穿透几种受力状态。

(1)顶破强度是反映土工织物及土工膜抵抗垂直织物平面的法向压力的能力。顶破试验与刺破强度试验相比，压力面积相对较大，材料呈双向受力状态。所用试验方法有液压胀破试验、圆球顶破试验和相CBR顶破试验。

(2)刺破强度是反映土工织物或土工膜抵抗小面积集中荷载(如有棱角的石子或树枝等)的能力。试验方法与圆球顶破试验相似，只是以金属杆代替圆球。

(3)穿透强度可通过穿透试验测得，这种试验是模拟工程施工中具有尖角的石块或其它锐利物落在土工织物或土工膜上的情况，用穿透试验所得孔眼的大小，评价土工织物或土工膜抵御穿透的能力。

（三）、水力学特性

由于土工织物、细孔土工网等土工合成材料可以使水及空气自由地通过，并能有效地截留和控制土颗粒的流失，因此被广泛他用作排水和过滤材料。为此必须研究其水力学特性，其主要包括两方面：―是透水与导水能力；二是阻止颗粒流失的能力。这些特性涉及到土工合成材料的孔隙率、孔径大小与分布情况、渗透特性等。土工织物的渗透特性是其重要水力学特性之一。在过滤标准及其它有关水力学中，是一项不可缺少的重要指标。根据工程的需要，通常要确定垂直于织物平面的渗透特性和平行于织物平面的渗透特性。垂直于织物平面的渗透特性，主要用垂直渗透系数 表示。该系数是渗流的水力梯度等于1时的渗流速度，一般服从达西定律，土工织物的渗透系数约为 ～ cm/s，其中无纺织物的渗透系数为 ～ cm/s。使用土工膜的目的在于防渗，它可以阻挡水、水气、气体及有害物质(例如甲醇、丙酮和二甲苯等)的渗透。土工膜在水压力作用下产生渗流的原因是由于制造时的不均匀性和缺陷等因素所造成的，有些细微的通道，则是在一定的水压力下被水冲破而形成的，温度变化引起水体积变化，土工膜的渗透系数愈小，温度对试验结果的影响愈大。

（四）、耐久性

土工合成材料的耐久性包括许多方面，主要是指对紫外线辐射、温度变化、化学与生物侵蚀、干湿变化、冻融变化和机械磨损等外界因素变化的抵御能力，材料的耐久性主要与聚合物的类型及添加剂的性质有关。

土工合成材料的老化现象主要是因为高分子聚合物具有链节结构，受外界因素的影响发生降解反应或交联反应的结果。使材料老化的各种因素中，阳光辐射起着最重要的作用。紫外线具有很大的能量，能够切断许多聚合物的分子链，或者引发光氧化反应。其试验方法主要有自然老化和人工老化两大类，近几年采用了一系列措施以增加聚合物的抗老化能力，并取得了很好的效果。添加防老化剂、方法简便，效果显著，是当前防老化的主要途径。土工合成材料在有覆盖的情况下(或埋在土中)，老化速度缓慢。

聚合物对化学腐蚀一般具有较高的抵抗能力，但某些特殊的化学药剂或废品对聚合物有腐蚀作用。因而利用土工合成材料(土工膜)作污水或废物存储池的防渗材料时，对其化学稳定性要认真对待。土工合成材料在铺设过程中易受损伤，且不易被发现，国外试验研究发现，埋在土中的织物老化主要是由于机械伤引起的，铺设造成的孔洞是使材料强度降低的主要因素。孔洞数愈多，原始强度降低得愈多。在高温条件下，合成材料将发生熔融现象。有时温度虽未达到融点，聚合物分子结构也可能发生变化，影响材料的弹性模量和强度。有些聚合物在特别低的温度下，也使柔性降低、质地变脆，影响其力学特性，给施工及接缝造成困难。此外，干湿度和冻融变化可能使一部分空气或冰屑存在织物内部，影响其渗透特性。

五、土工合成材料的功能

土工合成材料具有多方面的功能，一种土工合成材料往往就兼有数种功能。随着土工复合材料的发展，所兼有的功能就更多。总的说来，土工合成材料的主要功能可归纳为六类，即过滤作用、排水作用、隔离作用、防渗作用、防护作用以及加筋作用。

1 过滤作用

把土工织物置于土体表面或相邻土层之间，可以有效地阻止土颗粒通过。从而防止由于土颗粒的过量流失而造成土体的破坏。同时允许土中的水或气体通过织物自由排出，以免由于孔隙水压力的升高而造成土体的失稳等不利后果。

土工织物可适用于土石坝粘土心墙或粘土斜墙的滤层，土石坝或堤坝内的各种排水体的滤层，储灰坝或尾矿坝的初期坝上游坝面的滤层。堤、坝、河、渠及海岸块石或混凝土护坡的滤层，水闸下游护坡下部的滤层，挡土墙回填土中排水系统的滤层，排水暗道周边或碎石排水暗沟周边的滤层，水利工程中水井、减压井或测压管的滤层等。

2 排水作用

有些土工合成材料可以在土体中形成排水通道，把土中的水分汇集起来，沿着材料的平面排出体外。较厚的针刺型无纺织物和某些具有较多孔隙的复合型土工合成材料都可以起排水作用。

它们可适用于土坝内垂直或水平排水，土坝或土堤中的防渗土工膜后面或混凝土护面下部的排水。埋入土体中消散孔隙水压力，软基处理中垂直排水，挡土墙后面的排水，各种建筑物后面的排水，排除隧洞周边渗水、减轻周边所承受的外水压力，人工填土地基或运动场地基的排水等。

3. 隔离作用

隔离是指在两种物理力学性质不同的材料之间铺设土工合成材料，使它们不互相混杂。例如将碎石和细粒土隔离，软土和填土之间隔离等等。隔离可以为工程带来许多预期的良好效应，举例说明如下：

(1)通过隔离层，引起应力扩散作用，使地基土的沉降量得到一定程度的均化。

(2)隔离提供排水面，加速地基土固结，使承载力提高。

(3)隔离层起整体性作用，可使要求的地基粗粒料支持层的厚度减少，节约建筑材料。

(4)地基中有部分软弱区域，或有小范围洞穴，铺隔离层有架桥作用，以掩盖和减弱洞穴区或软弱区的影响。

(5)在地下水位较高的地基中，隔离层可以切断毛细水上升，防止盐碱化，或减弱冻胀。

(6)道路基床中，隔离是防治翻浆冒泥的有效措施。

(7)隔离层还起一定的保温作用。

用于隔离的土工合成材料应以它们在工程中的用途来确定。应用最多的是有纺和无纺土工织物。如果对材料的强度要求较高，有时还要求以土工网或土工格栅作为材料的垫层。当要求隔离防渗时，则需要土工膜或复合土工膜。

4 防渗作用

土工膜和复合型土工合成材料，可以防止液体的渗漏、气体的挥发，保护环境或建筑物的安全。它们可用于土石坝和库区的防渗，渠道防渗，隧道和涵管周围防渗，防止各类大型液体容器或水池的渗漏和蒸发，屋顶防漏，用于修筑施工围堰等。

5 防护作用

多种土工合成材料对土体或水面，可起防护作用。它们主要用于防止河岸或海岸被冲刷，防止垃圾、废料或废液污染地下水或散发臭味，防止水面蒸发或空气中灰尘污染水面，防止土体冻害等。

6 加筋作用

很多土工合成材料埋在土体中，可以分布土体的应力，增加土体的模量，传递拉应力，限制土体侧向位移；还可以增加土体和其它材料之间的摩阻力，提高土体及有关建筑物的稳定性，土工织物、土工格栅、土工网及一些特种或复合型的土工合成材料，都具有加筋作用。它们可用于加强软弱地基，加强边坡稳定性，用作挡土墙回填土中的加筋或锚固挡土墙的面板，修筑包裹式挡土墙或桥台，加固柔性路面、防止反射裂缝的发展等。

六、结论

（一）土工合成材料应用中存在的问题

1、在工程实际应用中，设计对土工合成材料的技术指标、施工工艺和方法常有特定的要求，但个别工程实施后达不到预期效果。主要原因是施工技术问题，部分施工人员对这一新型材料还比较生疏，施工设备和方法比较落后，操作不规范，以致施工质量达不到设计要求。

2、土工合成材料本身制约着工程质量，有些产品工艺落后，成本较高，质量难以达到规定标准。

3、工程施工中，部分单位在购买材料时低价竟标，更有相当多的单位没有检测设备和检测人员，没有把好质量关。因此，土工合成材料在生产及施工应用上，还缺乏必要的、严格的行业管理。

（二）结论

《铁路路基土工合成材料应用技术规范》自实施以来，有力促进了铁路土工合成材料的应用，路基工程质量得到了质的提高。但由于设计理论的相对滞后，土工合成材料生产厂家众多，产品质量参差不齐，技术规范有关条款不易操作等诸多原因，限制了进一步的推广应用。我认为在规范修订时，如下方面予以考虑完善。

(1)增加土工合成材料生产原料的技术要求，分不同地区、不同的应用条件提出相应产品技术指标。对作为重要受力构件的材料(如加筋土挡土墙拉筋带)，要增加蠕变强度等指标。

(2)各类结构、构筑物的计算理论和方法要在规范中明确和进一步细化；随着工程实践的积累，宜增加高墙(如单级超过10 m的加筋土挡土墙)、包裹式加筋土挡土墙、加陡边坡加筋路堤、土工格室加固软基等计算方法。

(3)补充新型土工合成材料，如经编土工格栅、立体植被网、双向拉伸土工格栅的应用条件和技术要求。

(4)吸收近年来土工合成材料应用的成功经验和教训，进一步完善设计和施工质量检验条款。

(5)参照国标和其它标准，统一材料名称，制定较详细的技术指标、检验(测)项目和标准。

土工合成材料在工程应用中有着极为突出的优势，在公路、铁路、水利、环保工程等方面，就地取材，原来不能利用的淤泥、沙土、碎石等采用土工合成材料后都能变成坚固的路基和挡墙，无需开山取石取土修建，有效地保护了自然生态环境，防止了水土流失和山体滑坡。随着科技的不断发展土工合成材料的用途将不断延伸，推广土工合成材料的首要目的和优势就是保护生态环境，有着其他材料不可替代的优点。

第3篇：土工合成材料的作用范文

关键词：土工合成材料；路基处理；施工特点；计算

深圳位于大陆架最南端，北面靠山南面环海，西部为滨海平原，软土层广泛分布。改革开放三十多年来，经济发展迅猛，土工合成材料早已被应用到路基处理中，相较其他路基处理方法，土工合成材料加筋法在路基的抗撕裂、耐久性等性能方面具有较高优势,同时并具有具有施工简单、工期短、效果显著的特点。

一、加筋法及其应用条件

加筋法处治是在路堤底部铺设土工合成材料,以加强路堤抵抗地基不均匀

沉降的能力,主要适用于软土厚度较小、分布范围较广(＞100m)的路段。软土

厚度d＜3m,其下为稍密，中密状卵砾石层或基岩,分布于开阔的冲积阶地或

剥蚀残积准平原中,连续分布长度l＞150m,可用此法处治。加筋法可避免大

面积的换填,处理效果较好,且利于环保。

由受力计算可知,筋带越靠下部对稳定性的贡献越大,这就是《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)第336条规定“土工合成材料应尽量设置于路堤底部”的原因；同时为了路堤排水条件良好和避免材料受不良化学物质侵蚀,第333条又规定了“材料不宜直接设置在原地面上”,因此加筋处理软基最好采用土工布+砂砾垫层+土工格栅(室)的形式。

二、土工合成材料加筋处理软基的机理

当路堤受到竖向荷载时会作竖向位移,土工合成材料就会产生一个轴向拉力,同时通过土工合成材料与软土地基的界面摩擦,对软地基施加了一个与轴向拉力同向的侧向约束力,限制土体的侧向变形,均化了地基应力的分布,限制了软土基的不均匀沉降,从而提高了软土基的承载力。

三、土工合成材料在路堤加筋处理中起到的作用

1.加筋

土工合成材料置于土体中,可以扩散土体的应力,传递拉应力,增加土体与筋材之间的摩阻力,限制土体的侧向位移,提高土体的稳定性。

2.隔离

土工布有效防止地基土与垫层粒料混杂,以免粒料挤入软地基中而加大沉降；同时其过滤了渗透上来的地下水中携带的泥浆成分,避免其污染砂粒垫层,削减砂粒间的咬合作用。

四、土工合成材料加筋路堤的稳定性简易计算

土工合成材料加筋路堤的稳定性包括地基与堤身的整体稳定性、堤身稳定性、平面滑动稳定性。各项稳定性的安全系数须符合相关规范要求,如地基为软基时,稳定安全系数应满足《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017)的有关规定。在各项稳定性验算时,均应考虑车辆荷载,车辆荷载应根据《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017)规定的方法计算。

1.路堤整体稳定性计算

加筋路堤整体稳定性,采用下式所示的圆弧条分法进行计算,且在计算时应假设若干个穿越地基土的滑弧,以求得安全系数最小值和相应的临界滑动面。

式中: Wi：第i土条重(kN/m)；

Cqi、φqi：土条i 条底土体粘聚力(kPa)和内摩擦角(φ),由直剪快剪试验确定；

TGCJ：第j土条所受地震水平力(kN/m),按《公路工程抗震设计规范(JTJ004)计算。

其余符号意义如下图所示:

2.路堤堤身稳定性计算

加筋路堤的堤身稳定性,亦采用上式计算, 此时不考虑地震力；在计算时应在堤身范围内假定不同的滑弧,求得安全系数最小值和相应的临界滑动面。

3.路堤的平面滑动稳定性计算

当堤下地基是浅层软弱土层或相对于路堤荷载浅层地基土强度较低时, 应验算加筋路堤的平面滑动稳定性。加筋路堤平面滑动表现为路堤与地基沿下卧硬土层顶面滑动和地基侧向挤出滑动。

3.1沿下卧硬土层顶面滑动的稳定性计算采用《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)中的(3.4.6-1)式。

3.2地基土侧向挤出滑动的稳定性计算采用《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)中的(3.4.6-2)式。

4．路堤锚固长度计算

《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)5.5.4条和《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)3.4.7条都指出路堤加筋应进行锚固长度的计算,要材料深入稳定土层中的锚固长度,不得小于按规范算出来的最小锚固长度Lm,土工合成材料的铺设长度L为滑动面内的长度Ls与锚固长度Lm之和。但在实际软基处理中应为全断面铺设,而不必考虑锚固长度的问题,因为软基稳定性计算时,特别应注意到滑动圆弧的对称性,通常计算成果中都只考虑滑动圆心在边坡左侧的情况,但边坡右侧应会发生相同情况,要兼顾考虑。路基全断面加筋, 路基的整体稳定才会有足够安全的保障,由此《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)的6.4.3.1条对此作了补充,要求按照路堤底宽全断面铺设, 具体设计、施工时应按此条执行。

5.加筋路堤的设计

土工合成材料加筋路堤的设计步骤如下:

5.1根据现场情况,《公路土工合成材料应用技术规范》( JTJ/T 019-98)的3.3.1条和图3.3.1-1~3.3.1-3拟定加筋材料铺设方式。

5.2根据加筋目的、位置初步确定加筋材料, 此材料应经过握持强度、刺破强度、梯形撕裂强度、CBR顶破强度等试验, 满足《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)中3.3.1~3.3.5条的要求。

5.3根据规范中规定的原则:多层土工合成材料加筋路堤,各层土工合成材料之间的间距不宜小于一层填土最小压实厚度, 且宜≯≯60cm,初步确定加筋层间距和层数。

5.4根据《公路土工合成材料应用技术规范》式(3.4.4)计算整体稳定性,求得稳定系数最小值。如满足要求则进行第5步,否则调整铺设方式、加筋层间距、层数,重新选定加筋材料,再验算,至稳定系数最小值达到规范要求为止。

5.5在锚固长度方面最好选择全断面铺设,否则按规范的3.4.7条确定锚固长度。

5.6视地基情况按3.4.6条验算平面滑动稳定性,如满足要求则进行下一步,否则调整处治方案。

5.7完善边坡防护、排水等有关措施。

五、软基路堤加筋施工要点

1.铺垫砂砾垫层前需按规范清理表面并平整场地,不允许地表存在突出的硬物。

2.土工布在铺设时,应将强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向。曾有设计单位根据土工合成材料铺设试验结果分析认为:土工布在地基中的变形不超过1%,平铺而不张拉仅发挥材料强度的5%左右,这对材料功能发挥是一种巨大的浪费,说明了土工布的铺设应采取预应力张铺。预应力土工布张铺法是在土工布铺设时预先张拉,施工时用人工将其两端对拉绷紧,再将2m的回折部分用铆钉锚固在边坡上,在其上填筑时配合使用“U”型填筑法。这种做法符合土工布在地基中受力变形的规律,是一种值得提倡的做法, 实践的效果也比较好。

3.砂砾垫层为排水通道, 为了防止垫层石头刺破其上的土工布, 垫层不宜使用粒径过大的石头,宜用级配良好的粒径1~3cm砂砾,要求其含泥量＜3%,渗透系数为6×10-2~6×10-3cm/s,结合地基地面实际情况,砂砾垫层底面要求略向路基边缘倾斜,以利于排水,并以震动压路机碾压使之密实。

4.土工合成材料之间的联接应牢固。土工布的搭接方式比较简单,一般分平接缝、蝶型缝和丁型接缝等3种(见图2)。平接缝施工简便, 工程中采用较多；钉型接缝和蝶型缝施工相对复杂些,但由于用双道缝合线, 有较高的强度,且由于它们的折叠部位厚度较大,会更深入填料中,受拉力同时也受到填料对它的阻力, 从而能提供更大的抗拉力,而丁型接缝由于两块布缠叠在一起,应是最结实的接缝。土工格栅的搭接通常是用撕裂膜绑扎或U型柱钉锚固,撕裂膜的施工相对简便,但是搭接部位强度不高,所以重要工程应用U型柱钉锚固。土工合成材料在受力方向连接处的强度不得低于材料设计抗拉强度,且其叠合长度应≮15cm。

5.铺设土工合成材料的土层表面应平整,表面严禁有碎、块石等坚硬突出物；在距土工合成材料层8cm以内的路堤填料,其最大粒径≯6 cm。

6.土工合成材料铺设后应及时填筑填料,以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒。一般情况下, 间隔时间不应超过48 h。

7.土工合成材料上的第一层填土摊铺宜采用轻型推土机或前置式装载机。一切车辆、施工机械只容许沿路堤的轴线方向行驶。

8.对软土地基, 应采用后卸式卡车沿加筋材料两侧边缘倾卸填料,以形成运土的交通道,并将土工合成材料两端压实。填料不允许直接卸在土工合成材料上面,必须卸在已摊铺完毕的土面上,再由推土机将土往前铺；卸土高度以≯1m为宜。卸土后应立即摊铺。填成施工便道后,再由两侧向中心平行于路堤中线对称填筑,宜保持填土施工面呈“U”形。第一层填料宜采用推土机或其他轻型压实机具进行压实；只有当已填筑压实的层厚＞60cm后,才能采用重型压实机械压实。软基上加筋路堤的填筑速率应符合《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(TJ017)的有关规定。

9.加筋路堤的边坡防护应和路堤的填筑同步进行。在夏季施工防护工作,应及时对坡面的土工合成材料采取临时保护措施,以免土工合成材料被阳光长时间暴晒。

结语

土工合成材料加筋的软土路基处理方法具有工期短、施工方便、效果显著、耐久性较好、环保等特点, 具有很高的推广应用价值。

参考文献：

[1]JTJ/T019-98,公路土工合成材料应用技术规范[S].

[2]JTJ017,公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].

[3]刘玉卓.公路工程软基处理[M].人民交通出版社,2004.

第4篇：土工合成材料的作用范文

引言

工程中为了起到保护或加强土体的作用一般将土工合成材料置于土体表层或各层土体之间。土工合成材料具有防渗、排水、反滤、防护、加筋和隔离等功能，如今在水利工程中，其规模与作用是其他工程领域无法比拟的。就目前来说，土工合成材料是继木材、钢材与水泥之后的第四种建筑材料。本文主要分析了土工合成材料的施工技术和土工合成材料在工程施工中的应用。

1 土工合成材料的分类

土工合成材料的本文由收集整理主要原料有聚乙烯、聚丙烯以及聚氯乙烯等高分子聚合物，主要分为土工织物、土工膜、土工符合材料以及土工特种材料。在近几年的水利工程中土工织物、土工膜以及土工复合材料的使用相对较多。土工织物分为有纺土工织物和无纺土工织物两种类型，在大坝工程中通常使用针刺无纺土工织物作为配水反滤设施，主要是它具有空隙率高、渗透性大以及排水性好的优点。土工膜具有很好的防渗性能，并且价格便宜。但是由于其cbr的顶破强度较弱，因此不适用于防渗要求较高的工程部位。由于土工复合材料将两种或两种以上的土工合成材料组合成了一种产品，不但品种繁多、功能各异，并且还具有防渗和排水两个作用，因此，在大坝工程中土工复合材料应用相对较多。

2 土工合成材科在水利工程方面的具体应用及其施工

2.1 混凝土坝防渗方面的应用 垂直铺膜防渗和坡面铺膜防渗是防渗土工合成材料应用的两大方面，其施工工艺和铺设工艺由于其铺设结构形式的不同也不一样。土工材料经常受到尖棱物的穿刺而被破坏；土工薄膜在承受水压力和土压力的情况下由于没有约束支持而被鼓破；薄膜在下层气体或液体的顶托作用下产生应力集中而被破坏；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而导致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。在施工过程中为了有效的避免或减少类似问题的发生一定要按照施工规范和施工组织设计进行施工以保证施工质量。

在防渗结构中设置上下垫层以保护土工膜不受破坏，并且下垫层还具有排水和排气的作用。铺设土工膜以后，由于土中排出的气体或产生的沼气过多就会顶托土工膜而造成土工膜的破坏，而膜下也会因为缺陷引发渗漏而产生积水，因此，为了有效的减少土工膜的破坏程度，尤其铺筑膜的面积加大时一定要考虑排水以及排气等措施。

（防渗设计与施工）

有毒物质进入水体不但会污染环境，更会危机人畜的生命，根据多年的经验，渠道的防渗土工膜厚度不应小于0.25mm。如果土工膜太薄不仅容易发生气孔，在施工中也容易受到损害，从而降低防渗效果。由于隧道、洞室的围岩（土）都有渗水，因此为了确保防渗衬砌工作安全进行，必须将渗水通过排水沟排走，这时主要使用复合土工膜或合适的防排水材料。

2.2 堆石坝防渗中的应用 白云水库大坝为粉土斜墙堆石坝，而坝体是经过两次填筑而成的。由于当时筑坝技术较低并且碾压质量差，因此，斜墙的密实度较差，部分地段出现了较大程度的透水。在内坝坡右侧距坝轴约5～12m间段中产生了渗透破坏变形，坝体出现了塌陷（长10m，宽8m），虽然后来对此段进行了相应的处理，但是斜墙部位和反滤料质量较差的部分由于没有处理仍然存在着不安全隐患。经过水文地质试验，粘土斜墙部位的透水性已经超过了规程的要求值。

（处理方案选择及施工）

在处理大坝病险中先后提出过四种处理方案，分别为换土重做粘土斜墙、就地翻压处理、复合土工膜防渗以及灌浆。由于复合土工膜具有防渗性能好、应变形能力强以及施工方便等优点，在结合工程的实际情况以及透水性超过规程规定的要求值等选择复合土工膜防渗铺盖方案进行处理。

为了不影响水库正常蓄水，土工膜的施工安排在第二年3月初～5月底进行，总工期92天。主要施工步骤是：拆除原护坡石→基础开挖→铺膜坝面开挖清理并夯实→防滑槽开挖→周边接合槽开挖→铺下垫层→土工膜铺设、薄膜连接→铺上垫层→回填防滑槽及保护层→周边接合槽回填→铺反滤过渡层→护坡支砌→检查验收。

2.3 加筋土挡墙的应用 极限平衡法和有限元法是目前加筋土挡墙设计的两种类型。由于不能够准确协调的建立紧材和填土两者之间的本构关系，而加筋土挡墙采用的筋材有两种，因其抗拉模量不同并缺乏破坏准则，工程中几乎都采用极限平衡法。而有限元法仅作为一种辅助的对比方法。

（加筋土垫层设计与施工）

采用圆弧法计算加筋垫层的抗深层滑动，根据实践我们看出提高的稳定平安系数较小，表明现有的稳定分析方法不能反映筋材起到的全部作用。相关研究认为，潜在的滑动面在加筋后可能会往深处发展，受到局部限制以及地基中应力分布的变化，地基土的侧向位移也会发生相应变化，但在计算中没有计入这些有利因素，因此分析方法有待改进。

2.4 反滤方面的应用 在水利工程中一定要注意水土流失的问题，如果土粒过量的流失就会造成管涌和流土破坏，当土中的水从细粒土流向粗粒土或从土内向外溢出的时候，如果没有反滤层的保护，土粒就会随着水流的作用被带出土体以外。传统的反滤材料采用的是砂砾粒，由于砂砾的粒径不同一般要分2-3层进行铺设，因此施工工艺相对而言比较复杂。工程上经常采用土工织物代替传统的颗粒层，主要是由于两者的过滤功能是一样的。在地下水的渗流作用下，采用土工织物不但有效的防止了土颗粒过量流失而造成的破坏，同时还能达到顺利排泄水流的效果，有效的避免了由于孔隙水压升高而造成的土体失稳。

第5篇：土工合成材料的作用范文

关键词:土木合成材料 运用 施工工艺

一、目前我国沥青路面存在的问题

沥青路面以其行车舒适、噪音低、扬尘少、易维修等优点已占据我国公路建设的主导地位。然而,其中存在的弊端随着车辆的不断增加和人们过往的日益频繁,严重影响了沥青路面的使用效果。

一是使用寿命短,目前我国的沥青混凝土路面中使用寿命较长的为8年～12年,普遍短于设计使用寿命的15年～20年,再加上由于自然环境的影响和运行状况不良等因素,有的路面甚至刚刚使用了3、5年就需要整体翻修改造。费工费料不说,还严重影响人们的生活正常秩序。

二是路面的早期破坏严重,有的新路面开通后短的2、3年之内,长的8年左右就出现坑糟、开裂、车辙、剥落、泛油、抗滑性能不足等病害而需要维修。这些原因,除了交通量增长过快,重载、超载严重,使道路长期处于超负荷运转状态以外,主要是设计和施工方面的原因,比如材料(沥青、骨料等)性能差,导致路面抵抗拉应力(如冷热、干湿的胀缩应力、荷载弯拉与疲劳应力、反射裂缝的扩张应力等)、剪应力、渗水和粘结老化等能力相对不足。

以上两方面的弊端非常严重地影响了行车的舒适性和行车的安全性。可想而知,路况差,必然增加行驶难度,造成驾驶人员紧张,降低运输效率,增加油耗,直接影响市政道路运输和经济发展,并带来不良社会影响。

二、土工合成材料的类型

“土工合成材料”是从80 年代后期兴起的早期称之为“土工布”、“土工织物”、“土工织物与土工膜”等系应用于土木工程中的合成纤维织物的统称。随着高分子化学工业的飞速发展合成纤维新品种和高分子合成新材料均不断出现这些新型材料已超越“织物”的范畴其产品或组合产品均相继在岩土工程中得到广泛的应用故而统称为“土工合成材料”。目前应用于强沥青路面的土工合成材料主要有塑料格栅、玻璃纤维格栅和土工织物。

(1)塑料格珊和玻纤网均为网状结构,在沥青路面中作用机理也完全相同。所不同的是塑料格栅刚度较小,延伸性较大,在路面结构中能够以较大的变形吸收应力,从而减少应力集中;玻璃纤维网刚度较大,且本身强度很高,能够依靠自身的刚度扩散应力分布范围,承受较大的应力。

(2)土工织物是透水性的平面土工合成材料。按制造方法分为无纺(非织造)土工织物和有纺(织造)土工织物。无纺土工织物是由细丝或纤维按定向排列或非定向排列并结合在一起;有纺土工织物是两组平行细丝或纱按一定方式交织而成的织物。

(3)玻纤聚酯防裂布是玻璃纤维和聚酯纤维的混合物,利用玻璃纤维的强度和聚酯纤维的柔韧特性生成的防裂布,提高了二种原料的优点,弥补了单一材料的缺陷。防裂布通过与沥青材料热熔后形成的一个结构层,具有防水耐热和耐腐的物理特性,并具有膨胀系数低,韧性好。

三、土工合成材料在沥青路面中的运用

据国外统计数据,公路工程中应用的土工合成材料已占其全部用量的1/3以上。我国从上个世纪80年代,就在各地陆续开展了土木合成材料在路面工程中应用的现场试验。迄今为止应用于强沥青路面的土工合成材料最广泛的主要是塑料格栅、玻璃纤维格栅、土工织物和玻纤聚酯防裂布。

(1)选择合适的土工合成材料

在一般车辆荷载作用下,公路三层结构的动稳定度基本上取决于表层,而与中、下层关系不大。在目前广泛使用重交通道路沥青和规范规定的混合料骨料级配条件下,如果在面层下部或底面合理采用适合的土工合成材料,既可提高面层的抗裂、防渗性能,还可以对基层或路基承载能力的提高发挥作用,不仅能够相对节省造价和不增加施工难度,而且维修周期将有效延长,破损程度也将减轻。

比如纯水泥混凝土承担更高荷载作用时,如果只考虑水泥的力学性能或骨料的配合比而不加入适当的钢筋(高分子聚合物等非金属)来承担它工作中过大的拉、压、剪应力,那么它至今也不会获得如此广泛的应用。

根据以往实践经验和国家标准《土工合成材料应用技术规范》(GB 50290-98)第7.6节及交通部标准《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)第七章规定,为了减少或延缓新建道路基层(因干缩作用)或旧路面(各种拉应力作用)已有裂缝向上新铺面层反射,可以选用非织造针刺土工织物,其单位面积质量(g/)不大于200,极限抗拉强度不小于8kN/m,耐温性宜在170℃以上。也可选用玻纤网,其孔眼尺寸宜为沥青混凝土面层的混合骨科最大粒径的0.5～1.0倍,极限抗拉强度应大于50kN/m,最大负荷延伸率不大于3%.不过二者在面层下面实际所起的作用机理和效果是多方面的,既有相同但又有区别。

(2)玻璃纤维材料的应用

近年来刚刚出现的玻璃纤网具有高抗拉强度和摸量,无长期蠕变且热稳定性好,表面经处置后与沥青相容性、材质的化学稳定性和望个嵌锁骨料的作用均较好。因此它铺在沥青混凝土面层下部或底面时,能使面层抗变形能力增强。同时由于它摊铺的面积一般较大,有时是在整路段全铺,面层上轮轴荷载带来的压力、次生弯拉应力、箭力以及温度拉应力求会在界面变形相容条件下转由它承担,并通过它在其覆盖范围内得到扩散,从而使面层抗疲劳强度获得提高、抗车辙及鼓包能力增强,同时还可减少弯沉值。

2004年,广(州)至惠(州)高速公路K75+150～K84+940段路基设计宽为35 m,沥青路面为双向4车道。路面基层验收过程中发现局部路段出现了纵横交错裂缝。从抽芯检查情况看,裂缝深度已贯穿整个上基层,属于不正常的基层质量问题。初步分析认为施工不规范产生裂缝。处理方案采用了莱芜市土工合成材料有限公司生产的玻纤格栅,规格为BJG50―50。广惠高速公路全线通车已近7年,经过日晒雨淋、车载运行,从目前通车情况来看,玻纤格栅处理基层裂缝效果较为理想

(3)半刚性基层沥青路面的施工技术

当前,特别是在等级较高的公路由于是由石灰土、水泥稳定粒料、二灰稳定土(粒料)等作为基层或底基层。其半刚性基层刚度较大,受温度影响容易产生收缩裂缝;同时,半刚性基层在施工之后由于水分变化也易产生干缩裂缝。这些裂缝在半刚性基层成型过程和使用中,不但不会减少,而且会变得越来越严重。在交通荷载和环境因素的长期综合作用下,这些裂缝逐渐扩展至沥青面层,这种裂缝常被称为反射裂缝。为了防止这些裂缝的反射,我们可以借鉴国外的一些经验并结合自身实际采取以下措施:

首先,我国一些地区,通过在石灰土基层上修筑-碎石过渡层,然后在碎石层上修筑沥青面层,利用碎石层来减缓反射裂缝的出现;在国外,多半是修筑较厚的沥青面层,但这种方法造价比较昂贵。近年来,由于一些新材料的出现,用土工织物、橡胶沥青、玻纤格栅等方法来防止或延缓反射裂缝,取得了一定的效果。英国使用一种聚合物网格"Tenser ARI"来加强沥青路面,使路面的疲劳开裂寿命延长了10年,在防止反射裂缝的车辙方面,道路使用寿命是原来的3倍。

其次,为减轻反射裂缝,我们还可以从改变半刚性材料的温度和湿度敏感性入手,例如,在半刚性材料中掺入骨料和乳化沥青等,以减少它们的湿缩和干缩系数。

再次,由于半刚性基层的裂缝是不可避免的。那么对于它的力学分析,如仍用连续介质力学,就会产生较大的差误。因此,我们可以用断裂力学原理对它进行分析。特别在裂缝的尖端,由于应力集中会产生一个很大的应力场,对于设计各种防裂措施都是十分必要的。

(4)土工合成材料在施工中应注意的问题

首先,土工合成材料铺筑时,应先将一端固定,然后紧勒,使张拉伸长率控制在1.0%-1.5%之间,固定另一端。

其次,在施工时如果采用玻璃纤维网,那么最好先铺设玻纤网,再洒布热沥青作粘层油(0.4―0.6kg/m2)。而土工织物在使用前宜先洒粘层油,再铺土工织物,最后洒布粘层油(0.4～0.6kg/m2)。

第三,施工车辆不得在土工合成材料上转弯、急刹车,如摊铺机在其上打滑,应在粘层油土洒石屑。

参考文献:

第6篇：土工合成材料的作用范文

关键词：土工合成材料 防汛抢险 新的应用

Abstract: the geosynthetics used in civil engineering application is the floorboard of the synthetic materials. Since since introduced into China, because of its material properties for engineering application with the new technology and new methods. Especially in flood control and emergency rescue, the strengthening of geosynthetic materials (reinforcement), thin water flow, segregation filtering and other practical function, can be a very good improving engineering quality, will be difficult problem easier, and can produce larger production and social benefits, save engineering capital, on the ecological environment protection has also played a positive role.

Keywords: geosynthetic materials flood control and rescue the new application

中图分类号：O434.19文献标识码：A 文章编号：

1引言

我国是一个洪涝灾害频发的国家，每年水灾造成的经济损失巨大，面对无情的洪涝灾害，国家每年都在不断提高防汛抢险技术与设备，其中，土工合成材料等新型材料的应用，得到了国家的大力支持，到目前为止，由于土工合成材料在大小水灾险情中的出色表现，国家防汛抗旱总指挥部已将土工合成材料作为防汛主要物料，各水灾频发流域都大量储备了土工合成材料。长期以来，我国由于科研资金投入不够和现实技术落后等多方面原因，采用的防汛抢险方法较为原始和低效，通常采用填装沙石，土料的麻袋等，这种方法成本低廉，效果优良，目前任然是大家乐于采用的方法。但是由于这些材料体积大，重量重的特性，造成了沙袋质量不一，人工劳动强度大，运输十分不便等种种困难。而土工合成材料密度小，极强的透水性，良好的耐腐蚀性等特点，很好地完成了传统材料无法完成的任务。另外，土木合成材料的使用 ，大大减少了沙石，土料等自然资源的消耗，符合循环发展的自然规律，对环境保护作用明显，因此，在我国的发展前景十分宽广。

2 土木合成材料在防汛抢险中的实际应用

2.1堤坝坍塌闲情的抢护

堤坝坍塌是堤坝临水面在水流长期冲刷下，岸堤段形成顶冲，顶冲冲刷岸脚，在高水位时，岸底的土壤长期浸泡，吸水饱和，抵抗剪力强度大大降低，当堤坝内水流在人工引流等操作下，水位突然下降，堤岸底部突然失去水的压力的支持，松软的土壤脱落，使水流从堤坝的迎水面大量流出，威胁整个坝体安全，这时如果不及时排除险情，将造成整个坝体溃崩。这时可以采用在坝体临水面垫大块石料、高强度的土工材料网笼、编织袋土枕等措施进行抢险。如堤岸发生的险情严重，可以在堤岸的临水面填土还坡，使临水面的外邦顶面与坡面齐平。

实例：安徽淮河花家湖段500米堤坝全线坍塌。2007年7月，淮河花家湖段堤坝连续发生4次大规模坍塌，花家湖段堤坝最大坍塌距离200米，最短的一段也有35米。此段堤坝保护着一万亩良田、一个大型煤矿和一个大型发电厂。目前塌陷的老坝已经基本失去抵挡作用，一旦抢护不力，可能导致整个工程坝体自上而下逐个坍塌，由于失去了大坝的阻挡，淮河水已经将大堤内侧斜坡冲垮，河水正在吞噬大堤。在这种危急形势下，抢险指挥部按照“先急后缓，抢修大坝”的原则，采用4层木桩所代替原来的旧坝体，各层木桩和每一根木桩之间都用铁丝紧密连接，各层木桩之间再用沙袋填实，形成新的堤坝对大坝进行抢护，其中采用填充土工反滤布长管袋对坡体和岸根进行了加固，效果很好，使险情较快得到了控制。

2.2 堤坝管涌和流土险情的抢护

由于水流的渗流作用，在汛期，堤坝的堤岸和坝底的根基的薄弱处的土壤颗粒被水流带走，这是往往是管涌和流土险情的高发期。如果不及时处理，会造成地面沉降，坝体坍塌等危害。对于管涌，流土抢险，主要措施是在灾情发生地点构筑围井和反滤层，传统的抢护技术大致可分为围井反滤法，反滤铺盖法和透水渗压法等。近年来，随着土工合成材料的出现，一些新的管涌，流土抢护方法在淮河，长江流域防汛抢险救灾中得到应用。

实例：江苏省徐州市铜山区张集镇杨洼水库溃堤决口南堤坝塌。2011年10月下旬，铜山区张集镇境内杨洼小型平原水库南堤坝放水发生管涌坍塌险情，左右涵洞的堤坝被水冲开，造成部分库水下泄，该堤段由于使用时间较长，造成坝体面失修，整个坝体抗水压强度大大降低，如果管涌扩大，很有可能发生决堤，抢险开始时，采用传统的技术，险情并没有得到很好的控制，后采用装备式围井，才起到了很好的效果。与传统方法相比，装配式围井安装便捷，效果好，省时间，能大大提高抢险速度，节约抢险时间，并降低抢险强度。装配式围井法抢险主要过程为：1，确定装配式围井的安装位置，以管涌处为中心，设定围井大小。2，开设沟槽，使用开槽机开一条深20~30cm的沟槽。3，将预算设定的单元围板置于沟槽中。4，将单元围板上的止水复合土工膜依次固定。5，用土将单元围板内外的沟槽进行回填。6，检查验收。采用由土工合成材料为基础的新型管涌土流处理办法，使得此次险情得到了很好的处理。

2.3 裂缝险情的抢护

堤坝裂缝较为常见，按照其裂缝走向，可以分为龟装裂缝，横向裂缝，纵向裂缝，内部裂缝等四种，坝体裂缝的出现，是堤坝由于沉降，水体冲刷，坝体材料变形等原因造成的坝体开裂现象，如不及时处理，在汛期，坝体很可能会坍塌，裂缝隐患的排除，是汛期险情抢护的基础保障工作。对于轻微的裂纹，可以采用从裂缝口灌干沙土的方式，之后用土工薄膜覆盖裂缝口，再用高粘度的土质覆盖在土工薄膜表面封口，防止水体进入。对于较为严重的裂缝，要在坝体的迎水面覆盖土工薄膜，在坝体上隔3~5米与裂缝方向垂直挖槽，填上与坝体相同的材料，并用粘土封口。

实例：江苏石港抽水站出水池北堤一公里内现9处堤顶裂缝险情。2003年8月，在石港抽水站出水池巡视时发现大坝上开了许多裂缝，如果不及时处理会造成滑坡甚至垮堤，进而可能造成入江水道淮水倒灌，导致引江洞破裂.最宽的裂缝至少有4mm宽，长约50米。该水出水站下游还有10多户村民，一旦裂缝坍塌，将带来巨大财产损失。对于4mm的裂缝，采取了在堤坝的另一侧打桩进行封堵，4米高的树桩间隔一米，缠上铁丝网一字排开，然后填补土袋封死等方式抢修。采用这种方式，很好地排除了裂缝险情，保障了大坝安全。

2.4：较大面积散浸险情的抢护

散浸是当堤坝质量差，或者年久失修时，水从坝体的被水坡面渗出呈现窖潮现象，容易出现混水，坝体被水坡面土质松软，坝体坍塌等险情。散浸险情处理方式一般分两种：1用土工合成材料贴坡排水。2堤坡开挖导渗。

实例：监利县长江干堤卢家月严重散浸。1998年8月，在监利县长江干堤卢家月桩号563十085～563十105长20m范围内，堤内肩向下垂0.7m以下堤内坡严重散浸。险情发生后，对严重散浸采取堤内坡开沟砂石导滤处理，沟宽0.3m，内填黄砂、碎石；在浑水洞上用袋土筑直径lm的围井，高0.5m，内填黄砂、碎石各0.2m；堤外用防汛袋土外帮长30m截渗，面宽5m，高出水面0.5m。经8个多小时抢护，严重散浸渗水减轻，浑水洞变成死水，并用土工材料在坡面实施了贴坡排水作业，有效的处理了险情。

3、结语

与传统的防汛抢险材料相比，土工合成材料拥有使用简单，消耗资源较少，节省操作时间，降低工作强度，提高经济和社会效益等优点，虽然在我国起步较晚，但是，发展较快，已经在我国长江，黄河，淮河等洪灾频发流域显现出了较大的优势，同时，也得到了国家的大力支持，国家每年为土工合成材料的研究与推广设立了专门的经费，相信土工合成材料在我国的前景是十分广阔的。

参考文献：

[1]孙亚林．堤防工程土工合成材料应用技术．北京：中国建筑出版社，2000

[2]《现代钢管混凝土结构》(2003年4月第1版)人民交通出版社蔡绍怀著．

第7篇：土工合成材料的作用范文

关键词：土工格栅， 路基， 不均匀沉降

Abstract: the roadbed fill in taking on both sides of the mechanical structure dig quite different, appear easily uneven settlement, seriously affect the service life of the road, railway, therefore, this place become guarantee the quality of the key parts of the road. For such part of the way was using the conventional treatment RCC layer, but the effect is not good. This article through the examples of engineering application introduced in roadbed fill the dig imbuing laid grille reduce subsidence and control the uneven settlement construction method, construction to provide the reference for the similar projects.

Keywords: grille, roadbed, uneven settlement

中图分类号：U213.1文献标识码：A文章编号：

土工格栅作为我过90年代从意大利引进的土工施工技术，在解决铁路和高速公路填方路基不均匀沉降的问题上发挥了重要的作用。浙赣铁路横跨江西、浙江两省，大部分位于江西省中部，地形较复杂，气候潮湿，高填深挖比较多，线路经过地区以东部以平原、西部以丘陵山地为主，软基多。山区地段填方高度达到了25米，浙赣铁路提速改造工程对于路基的稳定性，工后沉降要求较高，解决路基的沉降量，和保持路基的稳定性成为路基施工中的重要的技术问题。浙赣铁路提速改造工程九标段在路基填挖交界处以及半挖半填地段，除了采用A、B类土作为填料并按规范做好碾压外，还铺设了一定数量的土工格栅来控制路基的沉降。通过沉降观测，路基经过一个雨季后的工后沉降量不到10mm。通过工程施工试验证明，在路基的填挖结合部位铺设一定数量的土工格栅可以改变土体的力学性能，有效的克服路基的不均匀沉降问题，保持路基的稳定性。

1 土工格栅的特点

土工格栅是一种用高密度聚乙烯（HDPE）等聚合物为主要材料，加入了一定的防紫外线，抗老化助剂，经挤压加工再拉伸制作而成的格栅状土工合成材料。或以高强度化纤为原料制作的格栅状土工合成材料。根据材料在平面的两个方向上抗拉强度的不同，有单向土工格栅（TGDG）和双向土工格栅（TGSG），同时按抗拉强度的大小，又有多种型号的单向和双向土工格栅。

本工程中使用的是TGSG25-35型双向拉伸聚乙烯土工格栅，其纵向强度均匀，耐久性好，具有很高的抗拉强度、柔韧性、延展性以及较高的抗疲劳性能。在土木工程应用中，主要有加筋、压实、抗变性和隔离作用。此外，其网状结构可使空隙水压力更快的消散，借助于格栅网面层的高摩阻力而产生的高抗拉强度，可以增加结构层材料的整体性和剪切强度。

2 理论依据浅析

按摩擦加筋原理解释为：土工格栅布设于填挖交界、半填半挖部位的路基中，沉降量小的一端相当于锚固端，沉降量大的一端则相当于自由端，自由端下沉时的剪切破坏受土工格栅的约束，土工格栅企图从锚固端拉出，而锚固端受到其上部土体的重力作用所产生的摩擦力的影响阻止了自由端的下沉，从而维持了土体的稳定性，也就控制了路基的不均匀沉降。摩擦力T的大小与上部土体的重量N，摩擦系数F以及锚固端长度成正比关系：T=2FLγ（γ代表覆盖土的容重）。

3 土工格栅布设的一般规定

3.1 土工格栅布设地段

土工格栅布设在沉降量有差异的地段，主要包括路基填挖交界处（图一）、半挖半填地段（图二）以及路基帮宽填筑地段（图三）。

图一：路基纵向填挖结合部土工格栅布置图

图二：路基横向填挖结合部土工格栅布置图

图三：并修、拨移路堤帮填地段

3.2 土工格栅布设层位

在进行路基施工过程中,布设土工格栅的最佳层位应使摩擦力T尽量靠近极限抗拉强度。充分考虑工程投资、工期及土工格栅在保证路基质量方面的辅助作用，确定土工格栅布设在路基顶面以下200cm（路基帮宽填筑地段为150cm）位置。路基纵向填挖交界处沿纵向设台阶，台阶宽度不小于1m，台阶底设置2～4%向内倾斜的坡度，按台阶设土工格栅。路基横向填挖结合部在路槽顶面以下200cm位置设土工格栅，间距1.5m，设2～4层。

3.3 土工格栅布设方向

土工格栅的布设根据挖填结合部形式的不同采取不同的布设方向。在路基填挖交界处，土工格栅纵向与路线纵向平行布设；在路基半填半挖处，土工格栅纵向与路线纵向垂直布设。

4 土工格栅铺设具体措施

4.1 土工格栅材料准备

本工程选用土工格栅材料的纵向屈服伸长度率≤13%，横向屈服延伸率≤16%，每延米纵向拉伸屈服强度≥25KN/m，每延米横向拉伸屈服强度≥35KN/m的双向型土工格栅TGSG25-35。铺设前对有褶皱的土工格栅，一定要拉直整平。

4.2 土工格栅铺设

采用预拉加筋工艺铺设土工格栅。铺设时先整平清扫下承层，然后摊开土工格栅，沿土工格栅纵向利用人工预拉，使其承受一定的预应力，并利用U型钉固定在路基上。施工过程中不允许出现土工格栅鼓包、断裂现象。

土工格栅铺设要求幅之间纵向采取密贴排放，横向采用连接棒连接或搭接法连接，连接强度不低于设计强度，横向接缝错开不小于1m。纵向搭接采用重叠或捆绑的方法，重叠搭接长度不小于30cm，捆绑搭接长度过不小于10cm，捆绑法用聚乙烯绳螺旋式的将上下格栅条捆绑在一起。铺设时使格栅与土层密贴，每隔一定距离用U型钉将格栅固定。

格栅铺设后及时用砂或其他渗水材料覆盖40cm厚，并按设计要求铺回折段砂，外边逐幅回折1m，用砂压住，然后进行整平、压实达到设计要求。

4.3 铺设土工格栅的路基碾压

对铺设土工格栅的路基进行碾压时，禁止重车和其它施工机械直接碾过土工格栅表面。铺设好土工格栅后，每一层填土可在土工格栅旁边卸土，用推土机摊铺土方，碾压时采用轻型压路机压实，避免损伤土工格栅。

4.4 土工格栅保存

土工格栅保存在阴凉的地方，禁止将土工格栅长时间暴露在太阳光下超过48h。

5 实施效果

在路基施工过程中，通过在路基填挖交界、半填半挖地段以及路基帮宽填筑地段使用土工格栅不仅保证了路基稳定性，而且减小了沉降并控制不均匀沉降。从工程的实际情况看，路基质量稳定，无明显的路基沉降现象，说明土工格栅在保证路基稳定性及减少沉降上起到了明显的成效。

6 应用前景

由于土工合成材料所具有的功能和特征性及其在工程实践中的卓越成效，现在土工合成材料己经广泛应用于铁路、公路工程的路基、路面、排水、防护等各种结构中。

——加筋土挡土墙公路旁边和垂直挡土墙中加铺土工合成材料，可提高挡墙的承载能力。

——路面、路基增强土工合成材料可用于公路路面、路基的补强，尤其是在软地基的公路，解决了路面裂缝、车辙压痕问题，可大大提高路面、路基的承载力和使用寿命。

——边坡防护用土工合成材料铺在铁路、公路边坡上，可防边坡上的石块和泥土滑落到路上，危及行车安全。

第8篇：土工合成材料的作用范文

关键词：公路施工；加筋技术；质量控制

为了保证公路工程在完工以后的使用质量，在施工中，就必须要对公路的质量进行控制，采取必要的措施，强化路基、路堤、路面的质量。加筋技术的应用提高了公路的刚度和韧度，使公路的质量大幅度提高，因此有必要对该技术在施工中的一些应用进行分析和介绍。

1、路面加筋

目前，公路建设中路面结构主要采用土工合成材料进行加筋，并得到了广泛的实践和应用。为了延缓或减少路面反射裂缝的数量，降低沥青路面的车辙，路面工程主要是用土工合成材料加筋技术。半刚性基层沥青路面中采用加筋技术能提高基层的使用寿命。路面加筋技术防治裂缝的方法主要有：①路面面层的上部用土工合成材料加筋，降低温度导致的裂缝，强化路面表层，减少车辙，路面的使用寿命就能提高。②在沥青路面新路施工中，基层出现裂缝时，为了降低反射裂缝的影响，则在公路基层和面层采用土工合成材料进行加筋处理。③如果是老路补强、旧水泥混凝土路面加铺沥青或混凝土路面、桥头和桥面路面铺装中采用土工合成材料进行加筋处理，就可以有效的防止反射裂缝。

2、路堤加筋

对路堤进行加筋处理，主要是为了减小和控制路基的不均匀下沉，提高路基的稳定性。路堤加筋是利用加筋材料能承受拉力的特点和加筋材料与土层之间存在的摩擦力形成一定的抗滑力，从而使公路路堤的稳定性提高，加筋材料的使用也大大的分散了路堤承受的负荷，使道路的路堤整体性增强，降低不均匀的下沉的现象，土工合成材料可以选用土工织物、土工格栅、土工网等材料进行路堤加筋，选用的土工合成材料必须具有足够的抗拉强度和比较高的具有较高的顶破强度、刺破强度和握持强度。

2.1设计计算

加筋材料的铺设范围、铺设层数都要通过对加筋路堤土工合成材料锚固长度计算和平面稳定验算等稳定计算来确定。一般对加筋路堤堤身稳定性和整体稳定性验算都采用圆弧条分法来计算，以求出相应的临界滑动面和安全系数的最小值，如果路堤下方地基是较浅层的软土层时，则需要验算加筋路堤的平面滑动的稳定性，这些计算方法在我国公路设计建设过程中已经通过规范形成了一套相对较成熟的计算方式。

2.2提高路基稳定性

路堤的稳定性出现故障时，可以采用土工合成材料进行加筋处理，这样就可以提高路堤的稳定性。提高路基稳定性需要一个合理的加筋结构形式，结构形式的选择应该根据道路工程的实际情况，遵循经济合理、技术可行、施工便捷的原则，进行综合的评定后确定其结构形式。

2.3降低路基不均匀下沉

加筋技术对路堤的下沉尤其是不均匀下沉有一定的调节和降低作用，这一点在诸多的道路工程都得到了验证，但是目前还对基本理论的研究还不成熟，尚未建立起一整套完整的计算方法。其中应用反应效果比较好的结果形式主要包含以下几种：

2.3.1软土地基处理

在路堤沉降计算和稳定验算没有达到设计要求时，就需要对软土地基进行必要的加固。常用加固方法主要以表1中所列举：

2.3.2轻质材料路堤

为了降低路堤对地基的承载力，可以采用轻质材料填筑路堤。现在我国已有成功的用粉煤灰填筑路堤的经验，可以减轻路堤自重的25%左右。重型击实试验法测定最大干容重为9~12Kn/m3。硅钻型粉煤灰塑性差、粘性小，但是液限在64%上下，含水量高达37%~41%，具有较好的压实性能。路堤边坡表层要用l~2m的粘质土进行包覆，稳定边坡，也利于长草，顶面用粗粒进行封闭，厚度约0.3~0.5m。

2.3.3灰土挤密桩

如果软土地层的含水量过小或过大时，则需要采取灰土挤密桩。含水量过大的话可以往孔内填塞石灰粉或干土粉进行水分的吸收，方法是边成孔边下套管或快速成孔浇灌或成孔以后下套管；如果含水率过小，就应该提前浸湿加固范围内的土层。成孔的顺序应该是先从外圈入手，然后转圈并间隔进行成孔；对已经成的孔要防止受到水的浸湿，最好是当天就进行回填夯实；为了避免在夯打的过程中造成缩颈的堵塞，就应该打一个孔填一个孔；如果桩孔打的比较密，而且土质比较松软时，则应该采取间隔跳打进行夯实。在施工中，要严格按照质量评定标准规定进行抽样检验。

2.3.4桥头台背路基填土加筋

桥头台背路基填上用土工合成材料进行加筋处理，主要是利用构造物之间的铺固力、路基填料之间以及土工合成材料间的嵌锁力和接口摩阻力把路基填充材料和结构物联结在一起，增强路基的整体性，降低两者之间在外力下的不均匀下沉现象。加筋材料一般采用土工格栅或者土工网，台背路基填料一般选用压实性能和水稳性良好的材料，主要包括碎石土、砾石土或天然砂砾进行填充。近些年来，公路建设飞速发展，在公路建设中的沉降观测控制、防止路堤不稳定、软土地基处理技术等方面也取得了理想的成果。对软土地基处理中用沉降速率作为铺筑路面时间的下沉控制方法进行控制，使得在软土地基上一次就可以完成高级路面建设的技术核心问题得到最终的解决。

2.3.5土工合成材料加固

一般小于3m厚的软土层就浅层的软土层，浅层软土地基可以先在地表铺设土工布，再进行路堤的填筑，土工布所起的作用主要是分隔、排水、过滤、和加速凝固等作用，也就取代了常规的置换方法。软土层的厚度在3~5m之间时，就采用土工布和砂垫层联合进行处理，排水砂垫层厚度可以由50cm降低到30cm。也可以在路堤的下面和地表间铺设多层的土工织物，利用材料较高的抗拉韧度去克服地基变形、滑动，从而保持路基的稳定，通过控制填土速率，加上超载预压，使路基快速固结。

3、加筋土挡土墙结构

3.1加筋土挡土墙结构原理

加筋土挡土墙是由填料、面板、筋带结合而成。加筋土结构中，填料的自重与外力所产生的侧压力作用和面板，然后面板上的筋带连续元件把侧压力传输给筋带，筋带在作用力下会从填料中被拉出，但是筋带材料又被压在子填料下，所以筋带和填料间的摩擦力就阻止了筋带被拉出。摩擦力把筋带和填料联结在一起，形成一个整体，加上墙面板，就形成了重力式挡土墙。

3.2加筋土挡土墙结构特点

加筋土挡土墙结构在公路施工中迅速的发展，并得到广泛的采用，其主要具有几下几个特点：首先，组成加筋土挡土墙的筋带和面板可以提前制作，施工现场可以用机械进行分层填筑，这种施工方法快速、便捷‘而且比较节省劳动力，工期也比较短，节约了时间。其次，加筋土挡土墙是柔性结构物，可以很好的适应地基物力性的变形。同时，因为其具有一定的柔性，它的抗震性就比较强，是一种较好的抗震结构物。第三，加筋土挡土墙造型美观、节约用地。加筋土挡土墙的建造费用比较低廉，与钢筋混凝土土挡土墙的造价相比较，节约了造价的一半；和石砌重力式挡土墙相比较，节约了至少20％的工程造价，所以它具有经济效益的优势。最后，加筋土挡土墙的工程安全性较高。

4、结束语

加筋技术的应用是完善和发展新的技术，该技术采用的材料较广泛。一方面新材料随着高新技术的发展不断出现，另一方面该技术应用的范围在不断扩大，应用的形式随着实际情况也在不断的更新发展。

参考文献

[1]郝智明.加筋土挡土墙边坡的稳定性研究[J].安徽职业技术学院学报.2007(2).

[2]黄爱民.加筋土挡墙在堤防工程中的应用及推广[J].硅谷.2009(3).

[3]马玉静.加筋土挡墙的应用与发展[J].山西建筑.2009(1).

第9篇：土工合成材料的作用范文

Abstract： In this paper， the mechanism of soft ground of road embankment reinforced with geosynthetics is analyzed， at the same time，based on the construction practice of two kinds of reinforced embankment， it is concluded that reinforcement can improve the embankment bearing capacity， ruduce the settlement as well as ensure more uniform settlement， and goecell is more effective than geogrid.

关键词： 路堤；软土地基；加筋；机理

Key words： embankment；soft ground；reinforcement；mechanism

中图分类号：TU471.8 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）35-0111-02

0 引言

软土地基上的土工合成材料加筋路堤在国外是一种应用较多的结构形式，实践证明，它是一种行之有效的加固措施，可以提高路堤的稳定性和承载力。近年来，路堤加筋机理引起各国学者的广泛关注，国内部分研究单位对此也作了一些研究和探讨，但是由于加筋材料的特殊性以及它们与土之间相互作用的复杂性，加筋路堤的理论研究还不够成熟，理论研究严重滞后于工程实践，路堤加筋的设计往往还停留在概念设计上。因此深入研究土工合成材料的作用，对于改进路堤加筋的设计方法具有很大的现实指导意义。本文详细分析了路堤软基土工合成材料加筋的机理，并结合工程实例，将平面加筋和立体加筋相比较，从而透过现象看本质，探求路堤加筋的作用机理，为工程应用积累资料并提供参考。

1 路堤加筋机理

加筋作用的发挥主要依赖于筋材拉力的发挥，而拉力的产生与激活主要取决于三方面的因素，即：①加筋路堤填料所引起的水平推力；②地基土在填土竖向荷载作用下产生的侧向变形；③地基土由于固结沉降，使路堤在横截面上受弯，从而产生拱的效应。故加筋的作用相应体现在这三个方面。

1.1 降低水平荷载，提高地基承载力

对于软土地基来说，最主要的荷载是填土的自重产生的竖向荷载，其次是路堤填土由轴线向两侧产生的水平向推力，由于这个水平向推力[1][2]，使得地基承受竖向荷载的能力下降，水平荷载对地基承载力的影响如图1所示，地基上的不排水抗剪强度为Su，则承载力系数（Nc=？滓/Su）在外推剪力的影响下几乎减小了一半左右。而采用加筋材料的主要作用就是承担这个外推剪力。因此，在加筋路堤中采用一层或几层土工合成材料加筋体来承担水平荷载，能显著提高地基承载力。

1.2 增强地基约束力，提高承载力

由于土体是松散颗粒的堆积物，因此在未加筋的时候，就无法承受拉应力，因此就不能约束表面地基土在路堤竖向荷载作用下产生的侧向变形。约束地基表面土体的变形，能够提高地基土的承载力[3][4]。而是否对表面地基土有约束作用，相当于基础底部粗糙或光滑两种极端情况。在以下两种情况下，基底粗糙（即地基表面水平位移有约束作用）对提高地基土竖向承载力有特别显著的作用：①地基土的强度随深度增加较明显；②软土层较薄。或是以上两种情况的组合。

如图2所示为地基土不排水强度随深度线性增加（Su=Su0+？籽z）时，将Nc表示成无量纲？籽B/Su0的函数。当地基的强度随深度增加时，基底粗糙的情况使地基土能够承担更大的竖向荷载。

需要说明的是，只有当加筋的土工合成材料必须首先全部承担了作用于地基的外推剪力时，才能对地基表面的土体具有侧向限制作用。当筋体的拉力不能全部抵销外推剪力时，剩下的部分就以外推力的形式作用于地基土体的表面。

1.3 增强路堤填土的土拱效应，调整不均匀沉降

地基在路堤填料竖向荷载的作用下会产生固结变形，形成固结沉降，在未加筋路堤上，地基表层将产生“锅底状”的沉降变形，于是路堤在横断面上将受弯矩的作用，但是填料不能承受拉力，堤底将产生长拉裂缝。而在加筋路堤中，由于加筋体能够承受拉力，使得土拱能够得到足够的拱脚水平力，可以形成有效的土拱效应，路堤在横截面上就像一根受弯矩作用的梁，而筋体的作用就类似于钢筋混凝土中钢筋一样，承担了拉力，调整了地基的沉降变形，将路堤横截面上的“锅底状”沉降曲线调整为“平底锅状”，显著减少了沉降和不均匀沉降。土拱效应使得地基所受竖向压力重新分布，增强了路堤的稳定性。

2 现场试验研究

2.1 试验段基本情况介绍

某高速公路全长50km，设计行车速度120km/h。全线广泛分布有软土地基，为解决由于不均匀沉降造成的结构物沿横向和纵向开裂问题，国内首次在全线结构物下部铺设土工格室，使用面积达到35000m2。由于土工格室在处理软基应用上是一种新尝试，为此选择作试验，用来研究土工格室加筋结构的施工特性，以便检验设计，指导施工。在这试验段中修筑两种主要加筋路堤结构，试验段共100m长，两种结构分别为50m。1#、2#检测坑为检测土工格栅加筋试验段，3#、4#监测坑为检测土工格室加筋试验段。

2.2 数据的分析

回弹模量：

为了检测路基的承载力，在现场用直径为30cm的承载板，在原土基以及采用土工格栅和土工格室垫层处理后的地基上进行承载力测试，其对应各个层顶面回弹模量见表1。

从中可以看出，经过加筋后的地基回弹模量得到明显增加。与未经处理地基相比，格栅加筋以及格室加筋地基（取其均值）分别提高了105.8%、125.3%，这表明通过加筋作用可以有效地提高地基的承载力，地基的工程性质得到了明显的改善，其中土工格室的加筋效果要优于土工格栅。

3 结语

①通过以上分析，可知加筋对于路堤有三方面的作用：降低水平荷载，提高地基承载力；增强地基约束力，提高承载力；增强路堤填土的土拱效应，调整不均匀沉降。

②实践证明，立体加筋的处理效果比平面加筋更佳，更能有效地增加地基承载力，其原因主要是其具有一定的厚度，具有较强的抗弯能力，从而有效地扩散了路堤荷载，大大提高了地基土的承载力。

③立体加筋是一个新事物，对它的工程设计理论国内还是一片空白，现有的规范中没有相应的设计标准，我们有必要深化对它的认识，从而形成合适的设计计算方法。

参考文献：

[1]黄晓明，朱湘.公路土工合成材料应用原理[M].人民交通出版社，2001：214-215.

[2]杨晓军.土工合成材料加筋地基的机理[D].浙江大学博士学位论文，1999.