土工合成材料的功能精选(九篇)
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第1篇：土工合成材料的功能范文
中图分类号：X734文献标识码： A
1．概述
土工合成材料作为一种相对新型的施工材料， 已经在欧美等发达国家得到了很成功的应用，目前在铁路、公路、建筑工程中也都得到了很广泛的应用。在公路工程中，土工合成材料通常会被应用于填挖交界处、排水、地基处理、防护以及加筋等重要的隐蔽工程上，而且取得了非常显著的效果。它具有造价低、适用性强、耐久性强，强度高以及耐腐蚀性强等优点。不仅在公路工程行业，而且在水利、铁道、岩土等工程等行业都到了广泛应用。
2．土工合成材料的种类
土工合成材料根据材质和特征的不同，目前可分为以下几中类型：
3 土工合成材料的功能
3.1隔离功能 土工合成材料将两种不同的建筑材料隔开来，也可把相同材料的不同粒径的材料隔开，避免两种材料相互混杂，或者受到外部作用力的时候不至于流失，能够保证所使用建筑材料的整体结构和功能。
3.2防护功能 当外部有比较集中的应力作用到土体上的时候，土工合成材料可以将应力从一种材料传递到另一种材料，从而起到减轻和分解的作用。防护功能主要有两种情况，一种是冲刷防护，另一种是坡面防护。
3.3 滤层功能 土工材料能够使土壤中的液体排出的同时，还可以防止在渗透力作用下的土或者其他颗粒流失，从而引起路基的不稳定性。
3.4排水功能 较厚的土工合成材料能够将土壤中的水分凝聚起来，通过材料的空隙沿着材料流出。
3.5加筋功能 主要是利用土工合成材料的抗拉性来改善土层的力学性能，将材料埋置在土体中，可增强地基的承载力，土基的整体受力，提高路基的整体强度和稳定性，从而能够起到加固路基，稳定土基的作用，土工格栅，由于土粒嵌入格橱孔口之内，产生较大的摩擦力，从而提高土体的强度。
3.6防渗功能 在公路工程施工过程中，土工合成材料由于它具有特殊的结构性能，可以按照工程的需要制成各种层厚，防渗性能也相当明显，在碎石层和路基之间加铺一层防渗土工合成材料，可以有效的起到隔离水份的作用。
4 土工合成材料在公路工程的应用
4.1用于道路面层与基层之间的柔性路面结构层 高等级公路要求“强基薄面”，将高模量的土工合成材料置于路面结构层中，可增大路面结构层的抗拉强度，减薄路面结构层的厚度，保持路面的结构完整性。
4.2用于临时道路 许多林区、海港、油田及一些军用的临时道路要通过水文地质条件不良的地区，采用避绕的方法需延长线路增大投资。将土工合成材料铺设在软弱的地基上，利用其良好的抗拉强度和变形特性，避免其上部的填料在荷载作用下与地基土相混淆，同时约束填料的侧向移动，保证填料层的相对刚度，将上覆荷载扩散到较大面积的地基上，减少地基所需承受的压力。临时道路完成使命后，由于软弱地基土工合成材料的隔离作用其上的填料可回收再用。
4.3用于排水 用软式透水管水平打人路堑边坡中，排除边坡内积水，将其铺设于道路中央分隔带中，进行分隔带排水。
4.4用于植被防护 用三维土工网垫进行路堤(堑)边坡的植被防护，也可将其铺在河岸、水库、池塘岸坡上防止边坡被冲刷，或利用土工织物袋装砂石及土工膜袋作护坡。
4.5用于护坡 用土工格栅和复合加筋带构筑加筋土挡墙和桥台或加陡路堤边坡，增强稳定性，也用于路堤边坡加强层。
4.6调节刚度 用土工格栅和土工网铺设于桥头、填挖交界处、新老路基结合部位，以谓节桥梁到路基的刚度，减小冲击力，防止桥头跳车及错台。
4.7用于软土路基加固处理 用塑料排水板代替砂井以加速软土地基的固结，提高地基承载力。或用土工织物、土工格栅、土工网结合碎石或砂砾垫层铺设于软土地基和路堤之间，利用其抗拉强度加筋软基路堤，保证路堤的稳定性。
4.8用于处理膨胀土和湿陷性路基 用不透水的土工膜作封闭层，使路基土含水量不发生大的变化。
4.9用土工膜铺设于冻融翻浆路段，保持温度稳定减小路基冻害，治理道路翻浆。
4.10用纤维土(土工材料聚酯丝和无粘性土混合)建造陡坡路基和挡墙，法国及英国道路中于70年代末就有先例。
4.11用超轻质填料(聚苯乙烯块EPS)筑路堤，铺在桥台和引堤交接处，以减小地基荷载，防止堤身出现过度沉降和沉降差，以及桥台和引堤交接处错台。
5 结束语
土工合成材料在我国公路工程中的应用时间虽然很短，但由于其施工方便、造价低廉、效果明显、技术可行等优点，因而得到了迅速的发展，已大量应用于路桥工程的各种场合。材料也从单一的土工织物发展到采用具有较高强度和模量的土工格栅、土工网和复合土工织物、玻纤网及土工垫的应用数量也在逐年增加。
参考文献：
[1]王银河， 江志超. 公路施工中土工合成材料应用的探讨[J].中国新技术新产品， 2012，（3）： 45.
[2] 尚福涛. 土工合成材料在公路软基中的应用技术探讨[J].道路工程， 2012， （6）： 47-48.
第2篇：土工合成材料的功能范文
【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：土工合成材料的功能范文
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4篇：土工合成材料的功能范文
主要用于：堤坝的防渗斜墙或垂直防渗心墙、透水地基上堤坝的水平防渗铺盖和垂直防渗墙、混凝土坝和土坝的防渗体、渠道的衬砌防渗和施工围堰的防渗等诸多方面。复合土工膜是土工合成材料的一种，一布一膜、二布一膜、三布一膜等到不同产品。现在把防渗土工合成材料的铺设技术和防渗土工合成材料在工程施工中常出现的问题等方面进行分析和研究。
1、渗土工合成材料的铺设技术
土工合成材料自广泛用于岩土工程建设以来，在水利水电工程建设中引起不小的变革，这不仅反映在水利水电工程的材料使用上，而且反映在设计原理、计算方法、施工工艺和工程管理上。防渗土工合成材料主要用于垂直铺膜防渗和坡面铺膜防渗，因铺设结构形式的不同，其施工工艺和铺设技术也不尽相同。
2、渗土工合成材料在工程施工中常出现的问题
经常遭受石块或其它尖棱物的穿刺破坏；由于土工薄膜缺少约束支持，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。
3、防渗
防渗结构设置上、下垫层的目的是保护土工膜不受破坏；下垫层尚有排水、排气作用。
铺设土工膜后，膜下仍可能因缺陷引起渗漏而积水，也可能有土中排出的气体或产生的沼气等，水、气可能顶托土工膜，危及膜的安全，尤其是在大面积的膜下，必须考虑排水、排气措施。
4、工程防渗设计与施工
对含毒矿场的尾矿坝等，有毒物质混入水体将造成环境污染，危及人、畜生命安全，必须严格防止。条文中所述措施是为了确保安全。建议渠道防渗土工膜厚度不小于0.25mm是根据多年的实践经验。土工膜太薄可能产生气孔，也易于在施工中受损，使防渗效果减小。一般生活垃圾和工业垃圾不含毒质或毒质较小，故可采用单层防渗结构。如果这类垃圾也含有毒物质，则应选用双层防渗结构。如含剧毒，甚至要求多层结构。隧道、洞室防渗应采用复合土工膜或合适的防排水材料，是因为围岩（土）中皆有渗水，必须将其通过土工织物或防排水材料流入下方纵（横）向排水沟排走，以确保防渗衬砌安全工作。
5、加筋土挡墙设计
加筋土挡墙采用的筋材有两种。因筋材的抗拉模量不同，墙内填土中的潜在破坏面相异。
目前加筋土挡墙设计有极限平衡法和有限元法两大类。由于筋材、填土以及两者相互作用的本构关系难以准确和协调建立，加之缺乏破坏准则，工程中几乎均采用极限平衡法，后者可作为一种辅助和对比方法。排水设备对保证加筋土挡墙的稳定十分重要。
6、加筋土垫层设计与施工
实践可知，加筋垫层抗深层滑动计算采用圆弧法，得到的稳定安全系数往往提高较少，表明加筋效果很不显著，实际效果却很明显。这说明现有的稳定分析方法未能反映筋材所起的全部作用。分析认为，加筋所以发挥明显作用可能与下列因素有关，例如加筋后潜在滑动面可能往深处发展，地基土的侧向位移受到部分限制以及地基中应力分布发生了变化等，而这些有利因素在计算中却未能计入，可见现有分析方法有待改进。我国铁路、公路系统目前在作圆弧滑动分析时，认为首先所加底筋应该是稳定的，即滑动圆弧不应该切断底筋，应将筋材及其上填土视为一整体，为此，潜在圆弧必然下移，稳定安全系数自然有所提高。此项考虑是否符合实际，应通过实践和积累资料来加以验证。由于筋材承受拉力才能发挥其加筋作用。所以建议回填顺序，目的是使筋材始终处于受拉状态。
7、软土地基处理中排水带设计与施工
利用排水带加固地基的目的，即是要求在预定工期内消除地基的规定预期沉降和提高地基土强度。排水带地基设计方法与传统的砂井地基设计相同。利用砂井计算方法时应将排水带断面转化为当量砂井直径。砂垫层所用应为洁净砂料，以保证排水通畅。存放排水带需加封盖，是为保护其不变坏。
第5篇：土工合成材料的功能范文
漏洞即集中渗流通道。在汛期高水位下，堤防背水坡或堤脚附近出现横贯堤身或堤基的渗流孔洞，俗称漏洞。漏洞产生的原因是多方面的，一般说来有：①由于历史原因，堤身内部遗留有屋基、墓穴、阴沟、暗道、腐朽树根等，筑堤时末清除；②堤身填土质量不好，末夯实，有土块或架空结构，在高水位作用下，土块间部分细料流失；③堤身中夹有砂层等，在高水位作用下，砂粒流失；④堤身内有白蚁、蛇、鼠、獾等动物洞穴，在汛期高水位作用下，将平时的淤塞物冲开，或因渗水沿隐患、松土串连而成漏洞；⑤在持续高水位条件下，堤身浸泡时间长，土体变软，更易促成漏洞的生成，故有“久浸成漏”之说；⑧位于老口门和老险工部位的堤段、复堤结合部位处理不好或产生过贯穿裂缝处理不彻底，一旦形成集中渗漏，即有可能转化为漏洞。根据出水清浑可分为清水漏洞和浑水漏洞。漏洞出口一般发生在堤内坡下部或坡脚附近。开始时因漏水量小，堤土很少被冲动，所以漏水较清，叫做清水漏洞。由于洞周土体浸泡时松散崩解，或产生局部滑动，或堤身填土含砂重，土体可能被漏水带出，使漏洞变大。如漏洞出浑水，或由清变浑，或时清时浑，则表明漏洞正在迅速扩大，这时，漏水转浑，发展成为浑水漏洞。如不及时抢救，则将迅速发展成为堤防决口。堤防有发生蛰陷、坍塌甚至溃口的危险。因此，若发生漏洞险情，特别是浑水漏洞，必须慎重对待，全力以赴，迅速进行抢护。
二、漏洞险情的抢护原则：
漏洞是江河防汛中最严重的险情之一。若发现和抢护不及时，很容易导致大堤溃决，给国家和人民生命财产造成不可估量的损失，一旦漏洞出水，险情发展很快，特别是浑水漏洞，将迅速危及堤防安全。所以一旦发现漏洞，应迅速组织人力和筹集物料，抢早抢小，一气呵成。抢护原则是：“前截后导，临重于背”。即在抢护时，应首先在临水找到漏洞进水口，及时堵塞，截断漏水来源，同时，在背水漏洞出水口采用反滤和围井，降低洞内水流流速，延缓并制止土料流失，防止险情扩大，切忌在漏洞出口处用不透水料强塞硬堵，以免造成更大险情。
三、漏洞抢护方法：
由于漏洞一般在迎水坡有洞口，所以抢护应以外堵为主，视情况在堤内出口用倒滤井为辅，或两者兼施的原则。自古至今，抢险漏洞的方法很多，有塞堵法：塞堵漏洞进口是最有效最常用的方法，尤其是在地形起伏复杂，洞口周围有灌木杂物时更适用。一般可用软性材料塞堵，如针刺无纺布、棉被、棉絮、草包、编织袋包、网包、棉衣及草把等，也可用预先准备的一些软楔、草捆塞堵。在有效控制漏洞险情的发展后，还需用粘性土封堵闭气，或用软帘、蓬布盖堵，然后再压土袋或土枕，直到完全断流为止。在抢堵漏洞进口时，切忌乱抛砖石等块状料物，以免架空，致使漏洞继续发展扩大。但软帘盖堵是最常见的有效措施之一。根据软帘所用的材料不同，效果也不一样，且都存在着一定的问题。从近几年进行的堵漏演习情况来看，洞口位置的探找，软帘的材料，抢堵的程序都十分重要，都决定了抢堵的成败。
四、传统软料材料的弊端
当发现漏洞进水后，将软帘顺坡滚展下去，洞口已被履盖，背河水流明显减少。但在较短时间内或是在抛压土袋过程中洞内水流又继续扩大。究其原因有几种因素。1、使用的软帘材料遇水变硬不柔软，与堤坡坡面不能紧密吻合。2、使用的软料材料太软易变形。当封闭洞口后，洞内形成真空吸力猛增，把软帘局部吸入洞内，平面软帘横向收缩变形，洞口周围的软帘布形成大小不均匀的折叠纹，水流从缝中流速加剧，降低盖堵效果。3、当软帘展铺后，有目的的往上抛土袋时，由于堤坡或软帘表面光滑，土袋在水中易集中滑向下边滚筒外，迫使软帘绷的更紧，与堤坡展辅闭气后，由于洞口周围土壤受水泡处于饱和状态，若在洞口处猛抛土袋或重物，将会扩大洞口，使软帘变形，造成洞口再次进水，起不到盖堵作用。
五、土工合成软帘材料的优点
土工合成材料7O年代末引入我国。并在抗洪抢险中，发挥了很大作用。在1998年长江洪水和松花江洪水抢险中，土工合成材料也发挥了很大作用，随处可见编织袋筑起的挡水子埝，防风浪的彩条布。实践证明，土工合成材料应用于防汛抢险有着其他材料不可替代的优点。
土工合成材料在防汛抢险使用中有如下特点：一是整体性强；二是抢险速度快；三是适应性强；四是储运方便；五是造价低；六是经久耐用；七是可重复利用。
土工合成材料主要分为土工织物和土工膜两大类，分别为透水材料和不透水合成材料。在防汛抢险中主要利用土工合成材料的排水反滤和防渗功能，与传统的抢护材料相比，采用透水性软帘有比较突出的优点：1、制作简单：即采用聚脂长丝无纺土工布做软帘，在上面或两层中间加一层由高密度聚乙浠通过热塑挤压而成的土工网即可。2、防真空：防冲、保沙、透水、防止洞内形成真空。3、防滑：无纺土工布在堵漏应用中与地面接触摩擦力大，可防滑。4、吸水快：无纺布软帘表面粗糙吸水性好，吸水快每平方能吸水13公斤，能迅速增加软帘的自重。软帘进水后能快速使软帘靠自重和水压力的作用下沉，迫使软帘与堤坡坡面接触盖堵漏洞进水口，而漏洞形不成真空，然后在软帘处抛投粘性土。再加适当配重，易与堤坡吻合接触。5、防变形：柔韧性好，抗拉强度高，可有效地防止软帘横向收缩变形，是传统材料所无法比拟的。6、施工速度快：由于其质量轻，运输方便等特点，应用时速度快，符合抢险要抢早抢小的要求。短时间内能有效地防止洞口扩大，给抢护赢造时间。7、整体性强：可根据险情的需要，做成所需面积，保护面积大，无薄弱环节。8、适应性强，对洞口形式和土质无条件限制，展铺后，适用于一般机械大型推土、卸土、倒土多种闭气方法。9、透水性：透水性织物的反滤机理，使漏洞出水口由浑水变为清水，使其逐惭闭气。使其漏洞逐渐达到闭气。10、储运方便：重量轻，易搬运，易保存，还可以折叠。11、节约投资：制做简单、造价低。生态保护：在抢险中不用或少用石料、柳料、梢料和木桩等材料，有利于保护和改善生态环境。
六、软料材料的应用效果
透水性软帘盖堵。当洞口较多且较为集中，附近无树木杂物，逐个堵塞费时且易扩展成大洞时，可采用大面积透水性软帘盖堵，可沿临水坡肩部位从上往下，顺坡铺盖洞口，或从船上铺放，盖堵离堤肩较远处的漏洞进口，然后抛压土袋或土枕，并抛填粘土，形成前戗截渗，达到堵漏的效果。
在2001年，长垣县局研制了透水软帘，通过多次试验，堵漏及时，效果明显。如在软帘抢堵进水洞口的同时，在背河抢修减压井或养水盆，且采用大型抢险机械，效果更好，且能达到消除之目的。
第6篇：土工合成材料的功能范文
（一）热轧钢筋
热轧钢筋按表面形状分为热轧光圆钢筋和热轧带肋钢筋。
1
．牌号。钢筋混凝土用热轧钢筋有
HPB235
、
HRB335
、
HRB400
、
HRB500
四个牌号。牌号中
HPB
代表热轧光圆钢筋，
HRB
代表热轧带肋钢筋，牌号中的数字表示热轧钢筋的屈服强度。其中热轧光圆钢筋由碳素结构钢轧制而成，表面光圆；热轧带肋钢筋由低合金钢轧制而成，外表带肋。
2
．选用。光圆钢筋的强度较低，但塑性及焊接性好，便于冷加工，广泛用做普通钢筋混凝土；
HRB335
、
HRB400
带肋钢筋的强度较高，塑性及焊接性也较好，广泛用做大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋；
HRB500
带肋钢筋强度高，但塑性与焊接性较差，适宜用做预应力钢筋。
（二）冷拉热轧钢筋
为了提高强度以节约钢筋，工程中常按施工规程对热轧钢筋进行冷拉。冷拉工级钢筋适用于非预应力受拉钢筋，冷拉II
、III
、IV
级钢筋强度较高，可用做预应力混凝土结构的预应力筋。由于冷拉钢筋的塑性、韧性较差，易发生脆断，因此，冷拉钢筋不宜用于负温度、受冲击或重复荷载作用的结构。
（三）冷轧带肋钢筋
冷轧带肋钢筋是以普通低碳钢或低合金钢热轧圆盘条为母材，经冷拉或冷拔减径后，在其表面轧成具有三面或两面月牙形横肋的冷轧带肋钢筋。冷轧带肋钢筋代号为
LL
，按抗拉强度分为三级：
LL550
、
LL650
、
LL800
，其中数值表示钢筋应达到的最小抗拉强度值。冷轧带肋钢筋强度与冷拔低碳钢丝强度接近，但塑性比冷拔低碳钢丝要好，因其表面带肋，与混凝土的粘结能力比冷拔低碳钢丝强，可广泛用于中、小型预应力混凝土结构和普通钢筋混凝土结构构件，也可用于焊接钢筋网。
（四）冷轧扭钢筋
冷轧扭钢筋由低碳钢热轧圆盘条经专用钢筋冷轧扭机调直、冷轧并冷扭一次成型，具有规定截面形状和节距的连续螺旋状钢筋。按其截面形状不同分为I型（矩形截面）和II型（菱形截面）两种类型。代号为
LZN
。冷轧扭钢筋可适用于钢筋混凝土构件。冷轧扭钢筋与混凝土的握裹力与其螺距大小有直接关系。螺距越小，握裹力越大，但加工难度也越大，因此应选择适宜的螺距。冷轧扭钢筋在拉伸时无明显屈服台阶，为安全起见，其抗拉设计强度采用
.8σb。
（五）热处理钢筋
热处理钢筋是用热轧螺纹钢筋经淬火和回火处理而成的，代号为
RB150
。按螺纹外形可分为有纵肋和无纵肋两种。根据国标规定，热处理钢筋有
40Si2Mn
、
48Si2Mn
和
45
Si2
Cr
三个牌号。热处理钢筋目前主要用于预应力混凝土轨枕，用以代替高强度钢丝，配筋根数减少，制作方便，锚固性能好，建立预应力稳定。也用于预应力混凝土板、梁和吊车梁，使用效果良好。热处理钢筋系成盘供应，开盘后能自然伸直，不需调直、焊接，故施工简单，并可节约钢材。
（六）预应力混凝土用钢丝和钢绞线
预应力钢丝按交货状态分为冷拉钢丝及消除应力钢丝两种，按外形分为光面钢丝、刻痕钢丝、螺旋钢丝三种。按松弛能力分为I级松弛和II级松弛两级。代号为
RCD
（冷拉钢丝）、
S
（消除应力钢丝）、
SI
（消除应力刻痕钢丝）、
SH
（消除应力螺旋肋钢丝）。
预应力钢绞线按捻制结构分为三类：用两根钢丝捻制的钢绞线［表示为（
1*2
）］
、用三根钢丝捻制的钢绞线［表示为（
1
X3
）、用七根钢丝捻制的钢绞线[表示为（1*
7
）］。按应力松弛能力分为I级松弛和II级松弛两种。
2F311036
了解土工合成材料的分类和应用
我国
《
土工合成材料应用技术规范
》
（
GB
50290
一
1998
）把土工合成材料分为土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料四大类。
（一）土工织物土工织物又称土工布，它是由聚合物纤维制成的透水性土工合成材料。
按制造方法不同，土工织物可分为织造型（有纺）与非织造型（无纺）土工织物两大类。
（二）土工膜土工膜是透水性极低的土工合成材料。
按制作方法不同，可分为现场制作和工厂预制两大类；按原材料不同，可分为聚合物和沥青两大类，聚合物膜在工厂制造，而沥青膜则大多在现场制造；为满足不同强度和变形需要，又有加筋和不加筋之分。
（三）土工复合材料土工复合材料是为满足工程特定需要把两种或两种以上的土工合成材料组合在一起的制品。
1
．复合土工膜。是将土工膜和土工织物复合在一起的产品，在水利工程中应用广泛。
2
．塑料排水带。是由不同凹凸截面形状并形成连续排水槽的带状塑料心材，外包非织造土工织物（滤膜）构成的排水材料。在码头、水闸等软基加固工程中被广泛应用。
3
．软式排水管，又称为渗水软管。它由支撑骨架和管壁包裹材料两部分构成。如图
2F311036
一
1
所示。支撑骨架由高强度钢丝圈构成，高强钢丝由钢线经磷酸防锈处理，外包一层PVC材料，使其与空气、水隔绝，避免氧化生锈。管壁包裹材料有三层：内层为透水层，由高强度尼龙纱作为经纱，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，具有反滤、透水、保护作用。在支撑体和管壁外裹材料间、外裹各层之间都采用了强力粘结剂粘合牢固，以确保软式排水管的复合整体性。软式排水管可用于各种排水工程中。
（四）土工特种材料
是为工程特定需要而生产的产品。常见的有以下几种。
1
．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孔的板材。按拉伸方向不同，可分为单向拉伸（孔近矩形）和双向拉伸（孔近方形）两种，如图
2F311036
一
2
所示。土工格栅埋在土内，与周围土之间不仅有摩擦作用，而且由于土石料嵌人其开孔中，还有较高的啮合力，它与土的摩擦系数高达0.
8
一
1
.
。土工格姗强度高、延伸率低，是加筋的好材料。
2
．土工网。是由聚合物经挤塑成网或由粗股条编织或由合成树脂压制成的具有较大孔眼和一定刚度的平面网状结构材料，如图
2F3ll036
一
3
所示。一般土工网的抗拉强度都较低，延伸率较高。常用于坡面防护、植草、软基加固垫层和用于制造复合排水材料。
3
．土工模袋。是由上下两层土工织物制成的大面积连续袋状材料，袋内充填混凝土或水泥砂浆，凝固后形成整体混凝土板，适用于护坡。模袋上下两层之间用一定长度的尼龙绳拉接，用以控制填充时的厚度。按加工工艺不同，模袋可分为工厂生产的机织模袋和手工缝制的简易模袋两类。
4
．土工格室。是由强化的高密度聚乙烯宽带，每隔一定间距以强力焊接而形成的网状格室结构。闭合和张开时的形状如图
2F3ll036
一
4
所示。格室张开后，可填土料，由于格室对土的侧向位移的限制，可大大提高土体的刚度和强度。土工格室可用于处理软弱地基，增大其承载力；沙漠地带可用于固沙；也可用于护坡等。
5
．土工管、土工包。是用经防老化处理的高强度土工织物制成的大型管袋及包裹体，可用于护岸、崩岸抢险和堆筑堤防。
6
．土工合成材料黏土垫层。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（或其他低渗透性材料）以针刺（缝合或粘结）而成的二种复合材料。其优点是体积小、质量轻、柔性好、密封性良好、抗剪强度较高、施工简便、适应不均匀沉降，比压实豁土垫层更优越，可代替一般的黏土密封层，用于水利或土木工程中的防渗或密封设计。
上述土工合成材料在土建工程中应用时，木同的部位应使用不同的材料，其功能主要可归纳为六类，即反滤、排水、隔离、防渗、防护和加筋。
例：
1．低合金高强度结构钢中，一般含碳量为（A）。
A
.
.
2
%；
B
.
.
5
%；
C
.
1
.
%；
D
.
2
.
%
2．下列关于冲击韧性的叙述，合理的是（B）。
A
．冲击韧性指标是通过对试件进行弯曲试验来确定的
B
．使用环境的温度影响钢材的冲击韧性
C
．钢材的脆性临界温度越高，说明钢材的低温冲击韧性越好
D
．对于承受荷载较大的结构用钢，必须进行冲击韧性检验
3．钢材的疲劳极限或疲劳强度是指（D）。
A
．在一定的荷载作用下，达到破坏的时间
B
．在交变荷载作用下，直到破坏所经历的应力交变周期数
C
．在均匀递加荷载作用下，发生断裂时的最大应力
D
．在交变荷载作用下，于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力
4.衡量钢材塑性好坏的主要指标是(B)。
A.极限强度与屈服强度的比值
B.伸长率和冷弯性能
C.伸长率和断面收缩率
D.极限强度
5．我国
《
土工合成材料应用技术规范
》
(
GB
50290一
1998
）把土工合成材料分为（ABDE）
A
．土工织物
B
．土工膜
C
．土工袋
D
．土工特种材料
第7篇：土工合成材料的功能范文
关键词：小型水库；土石坝；渗漏；加固措施
中图分类号： TV6 文献标识码： A
前言：正确地对土石坝进行渗漏分析，对降低工程造价、发挥工程效益显得十分重要。土石坝防渗处理措施较多，如何选择防渗处理方案以满足工程的功能性和安全性要求，建设各方应给予重视。
1、试述小型水库土石坝渗漏的主要原因
1.1坝体渗漏的主要原因
(1)上坝土料不符合要求。如土料透水性较大，不满足规范要求，或含有杂质，碎石含量偏高，局部渗透系数较大；
(2)施工质量差。铺土层太厚，坝体的碾压方式落后，坝体密实度低于规范要求，坝体土层间结合部处理不当，形成集中水平渗漏带；
(3)坝下输水涵洞未设置截水环，或涵管周围的填土质量较差，管身出现断裂，都会导致坝体出现异常渗漏；
(4)没有设置排水和反滤设施，或已经失效，使得浸润线抬高，下游坡饱和渗水；
(5)大坝遭受白蚁危害，库水沿蚁道渗漏；
(6)坝体结构不合理，坝身单薄，渗径过短造成渗漏。
1.2坝基渗漏的主要原因
(1)坝基清理不彻底。坝体与坝基结合部存在冲洪积层等透水层，筑坝前未将杂草、树根等清除干净，或者破碎风化带层未清到完整基岩层面，引起层面、接触面渗水；
(2)坝基存在砂砾石透水层或岩石裂隙发育，但未采取防渗措施；
(3)防渗措施如截水槽深度不够或未设置。
1.3绕坝渗漏
(1)岸坡岩体破碎，节理、裂隙发育而成为绕坝渗漏的通道；
(2)岸坡开挖不符合要求，如边坡过陡，坝体与岸坡结合不好；
(3)坝体与岸坡接触部位未清理彻底，或结
1.4渗漏影响
土石坝渗漏可以分为正常(合理)渗漏和异常(有害)渗漏。正常渗漏的渗漏量较小，水质清
澈，不含土石颗粒；异常渗漏的渗漏量较大，水质混浊带有土石颗粒。正常渗漏在合理范围内，不会对工程产生危害；异常渗漏会逐渐带走坝体或坝基的土石颗粒，最后在坝体内形成集中渗漏通道，造成水库严重渗漏，危及大坝安全。土石坝有害渗漏大多表现为大坝下游坝坡浸水，浸润线抬高，坝基或坝肩渗漏，在下游坝坡、坝脚形成沼泽化，有集中漏水点或散浸区等。
2、小型水库土石坝的主要加固措施
2.1水平防渗与垂直防渗
在土石坝的防渗处理中，按防渗体分布形式，可分为水平防渗与垂直防渗两大类。水平防渗是通过在大坝上游库底铺设一层相对不透水的土料(也可采用土工膜)，形成一道水平防渗体，以延长渗径、降低水力坡降，从而减少渗漏、降低坝体浸润线。这种措施不能像垂直防渗措施那样可以完全截阻渗流，防渗效果有一定的限制，而且其运行和后期维护都存在一些问题，不适用于地层条件复杂，渗透系数较大且防渗要求较高的工程。垂直防渗可以形成完整的墙(幕)体，能够完全截断渗流，而且适应性较强，运行也相对稳定可靠。
垂直防渗措施在防渗处理方面具有诸多优势，在土石坝工程中得到了广泛应用，按施工方法和材料分类有：振动沉模防渗板墙、高压喷射灌浆、混凝土防渗墙、充填灌浆、劈裂灌浆、帷幕灌浆、土工合成材料垂直防渗等。
2.2混凝土防渗墙
20世纪50年代，混凝土防渗墙的施工技术与工艺起源于意大利。我国从1958年开始研究利用这一技术，目前已在许多工程中得到采用，如心墙坝，均质坝，纯砂层、砂砾石层等，收到了良好的防渗效果。
混凝土防渗墙是利用钻孔、挖槽机械连续造孔，在松散透水地基或坝体以泥浆固壁，在槽孔内浇筑混凝土或回填防渗材料筑成具有防渗的地下连续墙。混凝土防渗墙的主要优点是可以适用于各种不同材料的坝体及复杂的地基水位和地质条件。如处理坝体、坝基整体防渗，可从坝顶建造防渗墙，直达基岩，墙的底部可嵌入新鲜岩层或弱风化基岩内一定深度，在处理中只要严格控制质量，是可以达到彻底截断水流的。
防渗墙施工的主要程序为：造孔、清孔换浆、终孔与清孔验收、浇筑混凝土、检查与验收等。防渗墙混凝土一般具有适当的强度，较高的抗渗标号，较低的弹性模量。在土坝坝体内浇筑防渗墙混凝土，要控制孔内混凝土面的上升速度，以防止坝体开裂。不论采用何种墙型，相邻墙段之间的连接工艺是防渗墙施工技术中的难点，必须严格控制。
2.3帷幕灌浆
帷幕灌浆是在岩石或砂砾石地层中，用钻孔灌浆方法建造一道连续防渗帷幕，帷幕顶部与坝体连接，底部深入不透水岩层一定深度，以阻止或减少地基中地下水的渗透。20世纪以来，帷幕灌浆是在水工建筑物地基防渗处理中应用最为广泛且卓有成效的方法。
帷幕灌浆首先需要查清工程地质与水文地质情况，在进行坝基灌浆之前，应进行现场灌浆试验，以确定灌浆方法、压力、孔距、排距、材料、质量标准与检查方法等。
2.4坝体灌浆
土石坝坝体灌浆常用的方法有劈裂灌浆和充填灌浆两种，可用来处理土石坝防渗体因渗漏通道、软弱层、坝体土填筑质量差以及坝体内的生物洞穴等问题。
充填式灌浆是利用浆液自重将浆液注入坝体隐患处，以堵塞洞穴和裂缝，适用于处理范围已明确的渗漏问题。如坝体只是某一局部区域土料填筑质量差而造成的渗漏，或某一区域由于白蚁等造成的生物洞穴等。利用充填灌浆对大坝局部渗漏进行处理，既能节省投资，又能满足坝体防渗性能，造孔深度应超过隐患lm～2m。但充填灌浆由于是利用浆液自重将浆液注入坝体隐患处，灌浆压力较小，不能形成一道完整的防渗墙。劈裂灌浆是运用坝体应力分布规律，用一定的灌浆压力，将坝体沿坝轴线方向劈裂，同时灌注合适的泥浆，形成铅直的防渗墙并且堵塞漏洞等，以提高坝体的防渗能力，同时使坝体内部应力重分布，提高大坝坝坡的稳定性。劈裂式灌浆适用于处理范围较大，包括渗漏部位不能完全明确的土石坝防渗体渗漏。但劈裂式灌浆的排水固结时间较长，效果也不持久。
2.5土工合成材料防渗
采用土工合成材料防渗在水库工程土石坝防渗处理中的应用也较为广泛，最大坝高达62m，有的已运行十多年，效果良好。土工合成材料多用于坝体的渗漏处理，可以增加渗径，降低渗透坡降，减少渗漏量。
用于防渗的土工合成材料，可选用土工塑料膜、复合土工膜等。土工膜材质、厚度等应根据水头、地质条件、铺设部位等确定，土工膜应与岸坡和坝基防渗体紧密结合，从而形成完整的防渗体系。采用土工合成材料进行坝体防渗，具有节省投资、施工简单快速等优点，主要运用于能放空库水的各类土石坝工程，特别适合于因反滤级配不良而引起渗透变形的坝体渗透处理。坝体有白蚁建巢危害的，一般不宜采用土工膜进行坝体防渗。
3、结束语
综上所述，防渗加固措施方案是水库除险加固成功与否的关键，上述各种小型土石坝的防渗技术方案，都有各自的特点及其相应的适用条件。施工技术要求、工艺要求各有不同。对于小型病险土石坝防渗加固选用那一种加固方案，须综合考虑水库坝型、坝高、地质、气象、当地建筑材料及施工条件等各个因素，在查明水库渗漏的机理和病因后，提出合适的加固方案并经比较论证，然后确定加固措施。
参考文献：
[1]袁勤国，陈思翌．湖北省中小型水库土石坝渗漏原因及防渗处理[J]．长江科学院院报，2009(Z1)．
[2]张泽平，汪新健，刘猛．中小型水库土石坝除险加固工程地质勘察工作流程及实例分析[J]．管理观察，2009(19)．
第8篇：土工合成材料的功能范文
关键词:软土;地基;处理方法
中图分类号:TU
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)12-0343-02
软土由于具有含水量高、压缩性大、透水性差、强度低和变形稳定所需时间长等工程特性,一般不能直接作为天然地基使用,需经过加固处理以减小路基在荷载作用下引起的沉降或不均匀沉降。路基沉降是导致路基变形、破坏的主要原因,因此对软土地基处理恰当与否,不仅影响工程的投资,而且将直接影响道路的使用性能和工程质量。软土地基常用的处理方法有:
1 表层处理法
1.1 表层排水法
表层排水法是在路基填筑前,在地面开挖水沟,以排除地表水,同时降低地基表层的含水量,确保施工机械的作业条件,为了使开挖水沟在施工中发挥盲沟作用,常用透水性良好的砂砾回填。水沟布设应全面考虑地形与土质情况,使排水畅通。水沟断面尺寸一般取宽0.5m,深0.5-1.0m。路堤填筑前,宜用砂砾回填成盲沟,若埋设孔管,必须用良好的过滤材料保护。
1.2 砂垫层法
砂垫层法是在软土地基顶面铺设厚度为0.6-1.0m的砂垫层作为软土层固结所需要的上部排水层,以加速沉降的发展,缩短固结过程的方法。砂垫层可作为路堤内的地下排水层,以降低堤内水位,改善施工时重型机械的作业条件。砂垫层法具有施工简单,不需要特殊机具设备等特点。主要适用于以下情况:
(1)路堤高度小于2倍极限高度;
(2)软土表面无透水性低的硬壳;
(3)软土层不很厚、或具有双面排水条件的情况;
(4)当地有砂,且运距不太远,施工期限不甚紧迫的工程。
1.3 稳固剂表层处治法
稳固剂表层处治法是用生石灰、熟石灰、水泥及土壤离子稳固剂等稳定材料,掺入软弱的表层地基土中,改善地基的压缩性和强度特性,保证机械作业条件,提高路堤填土的稳定及压实效果。软土地基表层处治法施工工艺与稳定土类路面基层的施工工艺基本相同。采用平地机路拌法施工时,施工前需将软土排水晾干,以防止机械陷入土中、工地存放的水泥、石灰不可太多,以够一天使用为宜,最多不宜超过三天使用量,要做好防水、防潮措施。软土地基表层处理厚度应根据软土的物理力学性质而定,一般为30-60cm,过薄效果差,过厚不经济。压实与养生是表层处治法的两个关键环节,用水泥、熟石灰或离子稳固剂稳定处治土应在最后一次拌和后立即压实;生石灰稳定土,必须在拌和时初碾压,生石灰水解结束后再次碾压。压实后若能获得足够的强度,可不必进行专门养生,但由于土质与施工条件不同,处治土强度增长不均衡,则应做好一周时间的养生。
2 强夯法
强夯法又名为动力固结法或动力压实法。这种方法是反复将重锤(一般为10-40t)提到高处使其自由落下夯击地基,从而使地基的强度提高、压缩到降低的方法。强夯法适用于处理碎石土、砂土、粉土、粘性土、杂填土和素填土等地基,它不仅能提高地基的强度、降低其压缩性、还能改善其抗振动液化的能力和消除土的湿陷性,所以还常用于处理可液化砂土地基和湿陷性黄土地基等。强夯法对于饱和度较高的粘性土,一般来说处理效果不显著,尤其是淤泥地基,处理效果更差。
2.1 强夯法的适用条件
强夯法同其他软土地基处理技术一样,也有其一定的适用范围和特殊要求。从国内外工程实践经验看,强夯法加固软土地基的一个关键性问题就是土的粒径、土层特性及其含水量。一般认为强夯法目前除了对厚层淤泥质和淤泥不适用外,对某些类型的软土强夯效果还是比较好的。从土的性质分析,软土强夯效果决定于地基土的含水量、粒径级配及孔隙比的大小。此外,软土的土层性质也很重要。我国工程技术人员根据多年的工程经验,认为对含水量大于60%,孔隙比大于1.5,粒径小于0.005mm粘粒占30%以上的饱和软粘土不宜采用强夯法。国外,一些国家认为粘土粒径小于0.002mm不能用强夯法处理。第十届土力学及基础工程会议认为土中小于0.035mm的颗粒占25-35%时不适宜采用强夯法处理:德国有学者认为颗粒直径小于0.002mm占10%-15%时,采用强夯法要慎重,如果采用,夯击的间隙时间要加长。中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-91)规定:强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土、和素填土等地基,当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换时,应通过现场试验确定其适用性。采用强夯法处理软土地基,其加固效果决定于地基土的渗透性,所以必须创造排水通道。因此在强夯时,为了取得更好的效果,根据软土的物理力学性质,可以采用综合加固方法进行,但是此种方法费用较高,对路基大面积采用得不偿失。
2.2 强夯施工过程
(1)起吊机械起吊重锤的能力应大于锤重力的3倍,能脱落吊钩时,起重能力可大于锤重力1.5倍。
(2)夯锤质量取5t,落距一般为2.5-4.5m,确保达到600-1000kN/m的夯击能量。锤重力与底面积的关系,应符合重力在底面上的单位静压力为15-20KPa。在最佳含水量情况下进行夯实。
(3)夯打施工时,一般采用先周边后中间,一夯挨一夯顺序进行,在一次循环中同一夯位应连夯两次;下一循环的夯位应与前一循环错开1/2锤底直径。
(4)夯实工作完成后,将场地表面松土清除,并拍实整平至设计标高。夯打过程中应及时作好施工记录。
(5)重锤夯实完工后,应进行质量检验,检查施工记录,除应符合试夯最后下沉量的规定要求外,同时还要求完成最底面的总下沉量不小于试夯总下沉量的90%。
3 换填法
3.1 换填法的加固机理
换填法就是将基础地面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去,然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填,并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动,使之达到要求的密实度,成为良好的人工地基。当地基软弱土层较薄,而且上部荷载不大时,也可直接以人工或机械方法(填料或石填料)进行表层压、夯、振动等密实处理,同样可取得换填加固地基的效果。
3.2 换填法加固地基的适用范围
换填法适用于浅层地基处理,包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的回填土等地基处理以及暗塘、暗洪、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。换填法还适用于一些地域性特殊土的处理:用于膨胀土地基可消除地基上的胀缩作用,用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性,用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差,软硬不匀以及岩溶与土洞等,用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。
4 土工合成材料法
4.1 土工合成材料的定义
土工合成材料是以人工合成的聚化物为原料制成的各种类型产品。可置于岩土或其它工程结构内部、表面或各种结构层之间,具有过滤、防渗、隔离、排水、加筋和防护等多种功能,发挥加强、保护岩土或其它结构功能的一种新型岩土工程材料。
4.2 土工合成材料的功能
从20世纪70年代起,土工合成材料开始应用于公路、铁路、隧道、海港、机场、水利、电力、采矿、建筑、军事设施及市政建设等工程,应用领域越来越广,产品种类也越来越多。目前,土工合成材料在我国公路工程中,已广泛用于软基处理、边坡稳定、护岸护坡、支挡结构、道路翻浆防治、路基路面综合排水及沥青路面裂缝处理等方面,解决了大量的工程问题。土工合成材料的功能是多方面的,综合起来具有加筋、隔离、防护、防渗、过滤和排水六种基本功能。
参考文献
[1]李强.河滩相软土地基处理研究[J].中外公路,2005,(3).
第9篇：土工合成材料的功能范文
【关键词】岩土工程；岩土勘察；地基处理；地基均匀性
岩土工程勘察是确保地基的安全性、平整性以及稳定性的基础任务，岩土勘察中地基处理质量的好坏将直接决定建筑的稳定性。以下将介绍天然地基的不同性质对岩土勘察的影响，同时着重研究在岩土勘察过程中的地基处理方法。
1.天然地基的均匀性对岩土勘察的影响
地基均匀性一般是针对地基持力层及下卧层而言，持力层及下卧层的均匀性直接决定了地基的均匀性。一般来讲，岩土勘察工程初期需要对地质情况做许多分析，例如地下地质条件、岩层组成情况、分层情况等。与这些相比，地基均匀性更加重要同时也更加复杂。地基的均匀性将导致地基的沉降、变形、起伏等，从而直接影响到工程的结果和质量。如果缺少对岩土工程的科学勘察、认真计算与比对，那么就会对某一地区的实际地质情况做出不准确的判断，导致对该地区的地质特性做出错误的评价。这样的岩土勘察是失败的，因为它所得出的地基均匀性评价并不能代表该地区实际地质特性，采用的地基处理方法可能与该地区的地质特性不相适应，造成地基不够稳固，进一步影响上层建筑的稳定性和安全性。因此工程设计的精确性与安全性必须建立在精确的岩土勘察工程基础上，对地基均匀性做出正确的评价。
2.不均匀地基的稳定性对岩土勘察工程的影响
通常情况下，人们利用地基失效验算方法得出不均匀地基的稳定性。地基稳定性验算出的数据可以作为施工设计的依据。验算的结果是地基变形情况的一个体现，其影响到了建筑设计的安全。因此在不均匀地基的地区，需要利用勘察工程对该地区的倾斜、差异沉降及沉降特征进行分析，从而对地基稳定性验算做出评估，保证施工安全。
3.常见地基处理技术方法分析
地基处理技术方法一般有以下几种：（1）土工合成材料地基；（2）砂石垫层处理法；（3）强夯技术；（4）夯实水泥土桩地基；（5）水泥粉粉煤灰碎石桩处理法。
3.1土工合成材料地基
土工合成材料具有重量小、连续性好、施工方便等优势，并且与砂石垫层相比，土工合成材料造价更低，用料更省，因此土工聚合物在岩土工程中得到了大量的使用。在软弱地基的加固上，埋设土工合成材料可以使土体变成弹性复合土体，从而提高土体的承载力；在公路或铁路的加强层中使用土工材料，可以加固加强层，防止路基发生下沉、翻浆；在围墙、堤坝等挡土墙的加固中，具有有效预防河道、海岸护坡被冲毁的能力。
3.2砂石垫层处理法
地基底层下部的持力层如果是软弱土，受力效果与稳定性不强。为了提高地基承载力，可以使用砂石垫层处理法：挖去底部的软土并填充级配较好、不具备腐蚀性的砂石对底部分层夯实。利用砂石垫层处理需要注意三个方面：首先，砂石垫层对应力的扩散作用要强。由于垫层下为以天然土为主的下卧层，其应力效果自然比砂石垫层差。这样可以增强持力层对应力的扩散作用，减少下卧层收到的应力，同时减少下卧层的沉降量。与此同时，持力层的砂石已经被夯实，并对应力有较强的扩散作用，其沉降量大大减小。因此提高砂石垫层的应力扩散作用将有效减少地基的沉降量。其次，砂石必须严格进行分层夯实，保证地基的均匀性，否则不均匀的地基极易发生地基的沉降。最后，要保证砂石的透水性良好。孔隙中的水压力增大同样可以导致垫层发生塑形破坏，及时而又迅速的排水可以减少水压力，提高饱和土抗剪强度。
3.3强夯技术
强夯是一种目前被广泛认可的加固方式，它在加强地基上具有很明显的效果。强夯所要求的设备少且十分便捷，操作的方式比较简单，成本较低，还能预防粉砂质黏土跟粉砂液化。但是在技术层次上，要严格确定施工过程中的各项技术参数，例如夯击遍数等。从适用范围来讲，强夯技术一般适用于高回填土或者黄土的地基。而对于市区的岩土地基，由于周围的建筑物较多，使用强夯技术容易使周围的建筑物遭受不同程度的损坏，因此一般不提倡在市区的岩土地基上使用强夯技术。同时，对以软土、饱和粉土、高含水量回填土为主的地基，强夯处理存在着一定的难度，也容易导致夯基出现较大程度的沉降，因此不在这类地基上使用强夯技术处理。
3.4夯实水泥土桩地基
这是一种在夯实灰土挤密桩基础上创新发展的新型地基处理方式，它能够将地基承载力提高到80%以上。此种地基处理方法所需要的处理机器是灰土桩施工机，这种施工机具有工艺简单、效率高、费用少的特点。夯实水泥土桩地基的处理方法，需要先用利用小型成孔机在地基上成孔，接着将水泥和土混在一起搅拌均匀，所得到的混合物分层填入地基的孔中并夯实，使其成为水泥土桩。夯实水泥土桩地基处理方法的加固作用较强，若想发挥其最大的经济与功能效益，则可以将其用于含水率在12%-23%之间的湿陷黄土地基或者是新填土类型的软弱地基。
3.5水泥粉粉煤灰碎石桩处理法
这是一种在沉管碎石桩基础上延伸得出的对软弱地基的处理方法，从工艺上来讲，水泥粉粉煤灰碎石桩只比沉管碎石桩多了一道搅拌的程序，但是却具有灌注方便、工艺性好、容易控制质量、成本费用低等众多优点。另外，由于水泥粉煤灰碎石桩（CFC桩）融合了刚性的混凝土桩和柔性的砂石桩，尽管降低了状体的强度，但是充分利用了桩体之间的承载力，将应力分散到较深的地基中，大幅度提高了复合地基的承载力。对水泥粉粉煤碎石桩的处理方法是：先将适量的粉煤、石屑、水泥混入沉管碎石中，混合均匀之后加入少量水，经过水泥和粉煤灰的胶凝作用后，制成高强度的桩体。根据水泥粉粉煤灰碎石桩处理法的特点，一般对于砂土、粉土、粘土及松散填土等地基的处理上，利用这种方法可以获得最好的效果。
4.结语
中国目前建筑行业处在高速发展阶段，在加快建设的同时，需要把保证工程的质量当作首要任务。保障工程质量的稳定与安全，首先要保证对地基的正确处理。而地基处理方法并不只是进行理论分析，因为现实的地址情况远比理论分析来的复杂。因此需要工程勘察人员在工程初期建设阶段，运用科学的方法完成岩土勘察，为地区的地质情况提供正确的评价，以期利用正确的地基处理方法完成工程基础部分。 [科]
【参考文献】
[1]欧勇.岩土工程勘察中的地基处理问题探讨[J].科技创新与应用，2014（16）.
