水利土工合成材料精选(九篇)

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第1篇：水利土工合成材料范文

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2篇：水利土工合成材料范文

【关键词】土工合成材料 应用现状 发展趋势

中图分类号：TU3文献标识码： A

土工合成材料是近几十年发展起来的一种新型岩土工程材料。它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、表面和各层土体之间，起着加强和保护土体的作用。虽然土工合成材料问世历史不长，然而整个土木工程却因之发生了巨大变化，许多土木工程领域中的新概念也应运而生。土工合成材料是一种多功能的材料，利用合成纤维高强性、整体连续性、良好水理性和抗腐蚀等特性，可开发成透水的工程材料。目前已在水利、公路、铁路、工业与民用建筑、海港、采矿、军工等工程的各个领域得到广泛的应用。

一、土工合成材料的种类

土工合成材料（Geosynthetics）是一种新的岩土工程材料，它以人工合成的聚合物，如化纤、合成橡胶等为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各层土体之间， 发挥增强或保护土体的作用。“土工合成材料”是一概括性术语，标识很广泛的产品，土工合成材可分为土工织物、土工膜、复合型土工合成材料和特种土工合成材料等类型。目前已广泛应于水利、水电、公路、铁路、建筑、海港、采矿、军工等各个领域的工程建设。

1、土工织物。土工合成材料是以高分子聚合物等制成的新型建筑材料。目前大致可分为：（1）有纺土工织物；（2）针织土工织物；（3）无纺土工织物；（4）复合土工织物。

2、土工膜。它主要是由透水性低的聚合物、沥青以及合成纤维和织物另加一定的填充料和外加剂制成的材料。它具有很好的防渗和防水性能及很强的抗变形能力和耐久性。它的厚度一般为0.25~7.50mm，它主要有以下优点：（1）改进荷载分布状况；（2）减少填料层厚度，并能满足抗剪强度的要求；（3）限制土体的侧向位移；（4）抗拉性能高，能避免产生裂缝；（5）增加土层刚度。

3、复合型土工合成材料。它包括土工格栅、土工网、超轻型土工合成材料、土工膜袋、土工垫、土工格栅等。常用的土工合成材料为前3种。

4、特种土工合成材料。土工特种材料包括土工格栅、土工带、土工格室、土工网、土工石笼、土工管、土工模袋、三维网垫、E P S 等, 均由聚合物按需要分别以不同加工方法制成。如土工格栅是聚合物片材经冲孔和单向或双向拉伸，形成具有条格形或长方形格栅状的抗拉材料；土工带由聚合物经挤压拉伸，再加筋材复合制成的条带抗拉材料；土工网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结构网状材料；土工模袋由双层化纤织物(织造型)制成连续的不同间距(厚度)的平面袋状结构材料。

二、工材料应用现状

1、加筋

（1）加筋土坡

将土工合成材料(土工格栅或土工织物)加入土坡中可以起加筋作用。就加筋功能而言,同针织土工织物相比,土工格栅和有纺土工织物可以在较小的应变下发挥作用,针织土工织物则具有土工格栅和有纺土工织物所不具有的土工合成材料平面内的透水性。在实际应用过程中,可将不同的土工合成材料组合使用,使得加筋效果更加良好。例如可将针织土工织物与土工格栅叠合铺设、针织土工织物与有纺土工织物叠合铺设结合,具有加筋和排水功能;土工合成材料作为土坡内排水系统(竖向和水平向)和土工格栅、有纺土工织物结合。土工合成材料在加筋土坡中的应用前景是将土工合成材料作为含有活性炭纤维的载体,使土工合成材料成为具有导水性的填充聚合物或金属纤维。从而,通过电泳、离子转移和电渗改善加筋区内细粒土的性质。

（2）加筋土挡墙

与加筋土坡类似,加筋土挡墙可以形成直立墙面。加筋材料可以是土工织物,但采用更多的是土工格栅。土工合成材料在加筋土挡墙中的应用前景是在锚固区设置聚合绳、条带和锚具(或土钉),将墙面单元通过加筋体锚固在锚固区。实质上,这一概念在20 世纪80 年代在我国的加筋土挡墙上已经采用。如果加筋土挡墙距岩体较近,也可以将锚具(或土钉)锚固在岩石上。

2、排水

土工织物主要是无纺织物，是良好的透水材料。无论是织物的法向或水平向，均具有较好的排水能力，能将土体内的水积聚到织物内部, 形成一排水通道，排出土体。较厚的针刺无纺土工布和一些具有较多孔隙的复合土工布都可以起排水作用。在岩土工程中很多情况下需要采取排水措施, 以降低渗透压力，或加速土体的固结,或降低无压渗流场的浸润线的位置。过去所采用的常规措施是在适当的部位(如两种透水性不同的土层的交界面，或土料与混凝土建筑物表面的交界面等)铺放在碎石层进行排水。用土工织物则可取代这种碎石层。这种取代不仅可以收到排水效果，而且施工特别简单(特别对倾斜或垂直方向的施工面) ，工程造价也可以大为节省。可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，挡土墙后面的排水等。

3、防渗

（1）混凝土坝防渗

在混凝土坝的上游面粘贴土工膜。沿垂直方向每隔2 米设一水平不锈钢槽,以夹紧土工膜。该方法的改善是先在混凝土坝上游面设置土工网格,然后将土工膜粘贴在土工网格上。由于紫外线和氧化作用,土工膜的寿命受到限制。如遇高温,这些作用对大多数聚合材料的影响非常大。这方面的发展前景应是开发改善型的聚合材料,以提供寿命更长的土工膜。

（2）隧道防渗

现行的方法是将土工膜用于永久性混凝土里侧的防渗体,与克重较大的针刺非织造土工织物一起,将水导入设在隧道底脚的排水出口,形成封闭的排水系统。然而,土工膜及其下面的土工织物的布置是很困难的。土工合成材料会从临时的护顶下垂,在永久性混凝土衬砌施工时容易遭到破坏。土工合成材料应和永久性混凝土衬砌同时施工,以避免在永久性混凝土衬砌施工时损坏土工合成材料。将来的发展是开发寿命在100 年以上的土工合成材料,以抵抗隧道周围的不利环境,因而施工方法的改进和材料的寿命是最关键的问题。

4、隔离

将土工合成材料放在不同的材料之间或同一材料不同粒径之间及土体表面与上部建筑结构之间，使其隔离开来。当受外部荷载作用时,虽然材料受力互相挤压，而由于土工织物在中间隔开，不使互相混杂或流失，保持材料的整体结构和功能。隔离用的土工织物必须有较高的强度来承受外部荷载作用时而产生的应力，保证结构的整体性。可用于道路基层与路基之间或路基与地基之间的隔离层，在土石混合坝中隔离不同的筑坝材料，用作坝体与地基之间的隔离体，堆场与地基间的隔离层等。

工程土工合成材料的发展趋势

目前国内一些较大的工程，跨世纪工程中均不同程度地应用了土工合成材料。如长江三峡工程，长江口深水航道整治工程，上海浦东国际机场等，由此可以看出中国正成为土工合成材料应用与销售的最大市场。世界各国对中国土工合成材料的应用与发展都十分关注，积极筹划将设备和产品打入中国市场，这也充分说明中国土工合成材料市场的潜在能力很大。虽然近几十年来土工合成材料总的发展趋势是不管在产品的种类、数量和质量上都有大幅度的提高，而对这一新型材料的认识和应用还不普及，土工合成材料的利用和研究还比较少，有些材料的品种还是空白，与世界上的先进国家相比，还有一定的差距。但是随着工程建设的大规模发展，土工合成材料的推广应用必将在工程建设中得以迅速发挥，发挥巨大的经济效益和社会效益。

四、结束语

土工合成材料具有其独特的力学性能,应用范围广泛，各类土工合成材料已经应用到水利、土建所有的领域中。在某些种类的特定工程中应用土工合成材料，不仅可以减少造价，而且效果都优于其他材料。

参考文献

第3篇：水利土工合成材料范文

关键词 土工合成材料；防渗；排水；应用

中图分类号TU5 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）56-0155-01

土工合成材料是以人工合成的聚合物（包括各种塑料、合成纤维、合成橡胶）为原料制成的土工织物和土工膜等产品。土工合成材料具有重量轻、整体性好、产品规格化、强度高、耐腐蚀性强、运输和储运方便、施工简易等优点。应用于土石坝工程可收到节省工程投资、缩短工期的效果。土工合成材料具有防渗、排水、过滤、加筋、隔离、防护等多种功能，是一种很有发展前景的新型坝工材料。随着其日益广泛的应用，产品品种不断增加，质量性能不断提高。我国国家技术监督局与建设部也已了GB50290――98《土工合成材料应用技术规范》。

1土工膜

土工膜为高分子聚合物或由沥青制成的一种相对不透水薄膜。聚合物薄膜所用的聚合物有合成橡胶和塑料两类。合成橡胶薄膜可用尼龙丝布加筋，其抗老化及各种力学性能都较好，但价格比塑料薄膜贵。水利工程上采用的塑料薄膜主要是聚氯乙稀和聚乙烯制品，此外，还有各种复合型土工膜，如将土工薄膜与土工织物复合成一体，土工织物能起缓冲受力作用，可弥补土工膜强度的不足，又能改善接触面的抗磨性能。土工膜的渗流系数一般都在1×10-8cm/s以下。土工膜早期应用于渠道防渗，20世纪60年代以后应用于土石坝，在前苏联及法国等欧洲国家应用较多。据报道，前苏联曾在150多座土石坝中使用土工膜防渗，效果良好。1984年西班牙建成的波扎弟洛斯拉莫斯堆石坝，坝高97m，使用土工膜防渗运行良好，现已加高到期134m。

应用土工膜作土石坝防渗体时，可以铺设在上游面，并在其上部和下部分别设置上垫层和下垫层，再在表面加防护层。防护层可采用砂砾料、干砌或浆砌块石、混凝土块等；上垫层可采用砂砾料、沥青混凝土、土工织物或土工网等；下垫层可采用压实细粒土、土工织物、土工网、土工格栅等。当土工膜具有足够强度和抗老化能力时，也可不设防护层、上垫层；复合土工膜可不设下垫层。采用土工膜的坝坡坡度受垫层和土工膜间的摩擦系数所控制，一般比较平缓，用料较多，但铺设和检修较方便。也可将土工膜直立铺设于坝体中部，此时坝坡坡度可不受其影响，薄膜也不易损坏，但以后的维修更新不便。土工膜多用于斜墙坝。在土工膜防渗体设计施工中，要注意许多细部构造问题，以保证其防渗效果，如尽量采用复合型土工膜，膜厚不宜小于0.5mm,对于重要工程应适当加厚；对于次要工程,可以适当减薄,但最小不得薄于0.3mm；做好底部、周边与不透水地基或岸坡的结合，一般采用锚固槽的连接方式；铺设时应保持松弛状态，以避免高应力造成的破坏；注意薄膜的粘结或焊接工艺，以保证连接质量。土石坝上游防渗土工膜铺设通常有平直坡形、折坡形、锯齿形、台阶形4种方式。施工工序主要有准备工作、铺设、拼接、质量检验和回填。土工膜防渗系统应进行稳定性验算及膜后排渗能力校核。

土工膜的老化和使用寿命问题为工程界所关注。通过大量室内和现场试验研究表明，薄膜埋设于土石坝内中，与温度、紫外线、大气等老化因素基本隔绝，加上抗老化剂的应用，可以认为，老化并不严重。前苏联在有关规程中规定：聚乙烯薄膜可用于使用年限不超过50年的建筑。从试验室加速老化试验的结果推算，埋在坝内的聚乙烯薄膜可使用100年。欧美国家也有类似的经验。

2土工织物

土工织物为用聚酯（PES）、聚酰胺（PA）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）和聚乙烯醇（PVA）等高分子聚合物纤维制造的透水性织物，但其中不得掺有棉、毛、丝、麻等天然纤维，因其强度较低，耐久性能较差。按加工工艺的不同，可区分为织造土工织物和非织造（无纺）土工织物两类。用途较广的是非织造土工织物，它的纤维呈不规则或随意排列，用化学粘合、热力粘合、机械粘合等方法制成。其最大优点是强度没有明显的方向性，不像纺织物沿经线、纬线的强度高，与经线、纬线斜交方向的强度低。土工织物已较普遍地应用于排水反滤系统与护坡垫层。土工织物的渗流系数一般为10-3~10-4cm/s，与面板堆石坝对垫层料的要求相近。但应用土工织物作反滤层，要防止其被细粒土淤堵失效，宜尽可能用在易修补部位，如护坡下面的垫层、坝下游排水沟下面的反滤层、下游贴坡排水的反滤层等处。应用土工织物加筋垫层，可增加坝坡的稳定性。在施工中应特别注意：当有往复水流时,织物后面的土料不易形成天然滤层,需要铺薄砂层予以改善.此外,土工织物是聚合材料,紫外线直接照射会引起降解等破坏作用,故应尽早覆盖保护.传统用粒状材料建竖向或斜向反滤或排水体质量很难保证,采用土工织物不仅能保证质量而且施工方便.

3其它土工合成材料

由两种或两种以上土工合成材料复合而成的土工复合材料，包括复合土工膜、复合土工织物、复合防排水材料（排水带、排水管）等，可用于防渗、反滤、排水、加筋及防护等方面。土工特种材料为根据特殊需要加工而成的制品，包括土工格栅、土工带、土工格室、土工网、土工模袋、土工网垫、土工织物膨润土垫（GCL）、聚苯乙烯（EPS）等，主要用于防护、加筋等方面。

土工合成材料是一种很有发展前景的新型坝工材料，随着其产品品种的不断增加，具有防渗、排水、过滤、隔离、防护等多种功能，越来越得到广泛的应用，值得在土石坝工程中大面积推广使用。

参考文献

第4篇：水利土工合成材料范文

关键词：土工合成材料公路工程应用

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5篇：水利土工合成材料范文

关键词 土石坝防渗设计土工膜

引言:

土石坝是最普遍采用的一种坝型。不论是在全世界，还是在中国，与其他坝型相比较，土石坝都占绝对的优势，与世界土石坝占大坝总数的82.9%，在中国土石坝数量占到大坝总数的93%，且大多是在建国后的第一个五年计划(1953～1957年)和第二个五年计划〔1958～1962年〕时期以及十年“”期间修建，这些工程都是在“三边”(边勘测、边设计、边施工)工作方式下进行并完成的。特别是小型水库更是存在“四不清”(来水域、流域面积、库容、基础的地质情况均未调查清楚)就动工修建。不少的工程虽然完成，但工程质量很差，“后遗症”很多，留下了隐患，经过了近40年的运行，造成了大批的病险水库。根据1981年的统计资料，我国由渗流而引起的破坏事故率约占31.7%。至1981年全国有2391座水库失事，其中大型11座，其余为中小型，由于中小型水库缺少水文地质资料，漫坝冲垮者最多，占51.5%，其次就是渗漏导致垮坝，占29.1%，说明由于渗漏而造成的溃坝问题是相当严重的。本文鉴于土石坝设计中对渗透破坏的考虑,应采取一定的工程措施,减小因渗透造成的对土石坝的危害。目前，土工膜防渗技术在我国土石坝中的应用已渐趋成熟。特别是近年来，在新建的中低土石坝、病险土石坝以及堤防的除险加固中等应用较广。笔者将通过对土石坝防渗基本情况的说明,土工膜在土石坝中的应用,给解决因渗透水流造成的对土石坝的渗透破坏问题提出一些仅供参考的解决方法。

一、土石坝及其基本情况

土石坝是利用砂、土、砂砾以及石料等坝址附近的当地材料填筑而成的挡水建筑物,因此又被称为当地材料坝。土石坝是世界上最古老且应用范围较广的坝型。

土石坝之所以得到广泛应用的原因在于:(1)可就地取材,节省“三材” ；(2)对坝基要求相对低,对地形、地质条件适应性强；(3)随着大型高效的土石方施工机械的采用,加快施工进度,缩短建设工期,提高经济效益；(4)在一般情况下,尤其是在覆盖层较深时,与其他坝型相比,土石坝的造价往往较低；(5)应用管理方便,便于维修、加固、培厚和扩建；(6)由于岩土力学理论发展,电子计算机技术在土石坝中的广泛使用,以及土石坝工程的积累,坝体防渗结构和防渗材料得到改进,为建筑高土石坝提供了有利条件,土石坝得到了有利发展。

二、 土工膜防渗设计

工程实践证明，利用土工膜防渗技术进行土石坝的防渗，具有防渗效果好，工程施工简单，造价低廉等特点。因此，可利用土工合成材料做防渗的工程包括：土石堤、坝的防渗，地基垂直防渗墙及水平铺盖，堆石坝及碾压混凝土坝的上游面防渗体，渠道、蓄水池和水库的防渗衬砌，水闸及水工隧洞的防渗体，施工围堰，土坝加高防渗等。

（一）土工合成材料及土工膜简介

土工合成材料是应用于岩土工程的以人工合成的聚合物为原材料制成的一种新型工程材料。土工合成材料在水利水电工程方面的应用主要包括：防渗，排水和反滤，隔离和封闭，护岸和护底工程，加筋和加固，防汛抢险等方面。防渗功能是一种防止水渗透的功能，而常用的防渗材料为土工膜。土工膜是一种以聚合物或沥青作为材料制造而成的基本不透水的薄膜状土工合成材料，又称防渗膜。土工膜防渗结构具有不透水性强，抗冻性好，重量轻，体积小，厚度薄，便于施工和造价低的特点，得到广泛的应用。

（二）土工膜材料选择

在采用土工膜防渗技术时，对土工膜品质及性能提出以下要求：(1)具备足够的抗拉强度，能承受施工铺设时的拉应力和使用期在水压力作用下不损坏；(2)在设计应用条件下，有足够长的寿命；(3)在侵蚀性的液体中，有足够的抗化学侵蚀能力。选择时，其除了满足防渗要求外，还应满足膜本身强度、防渗性、抗化学侵蚀等方面的要求，而且必须结合工程实际情况，考虑各种薄膜性能、单价、产品质量等方面的因素，经济技术比较后选定。选定的土工膜必须满足工程要求，达到技术指标，有特殊工程需要的满足特殊要求极其相关规定。

（三）土工膜厚度的确定

土工膜厚度的确定应依据防渗和强度两个方面来考虑，其与垫层平整度，材料允许拉应力及弹性模量有关。土工膜厚度的合理与否，是确保土工膜在水压力下不被刺穿漏水的关键因素之一。1998年11月的水利水电工程土工合成材料应用技术规范要求一般选用0.5mm厚度土工膜。不宜选用太薄，太薄易破损，施工保证率小，太薄的土工膜工程质量难以保证，膜上会有非常细小，肉眼看不到的砂眼，小孔洞，应用后会带来不良后果。隐蔽工程还要求厚度大于0.5mm为更好。土工膜厚度核算公式较多，视工程实际情况选择合理的计算公式。当垫层土体粒径d22mm时，一般采用下式进行计算：

3-1

式中--土工膜的厚度，mm；

--铺设薄膜范围内的最大水头，m；

--垫层土壤最大粒径，mm；

--膜的允许拉应力，kPa；

--薄膜的弹性模量,kPa。

利用土工膜进行防渗时，对计算所得理论厚度，然后考虑其他因素，确定最终的采用值。

（四） 防渗结构设计

在一般土石坝工程中，为了有效保护土工膜防渗体的正常工作，土工膜防渗结构一般由上面保护层，上下垫层，土工膜，支持层等几部分组成。支持层是对下垫层和防渗土工膜起到稳定可靠的支撑作用，使土工膜受力均匀，免受局部集中应力的破坏。支持层可用级配良好的压实砂砾料，压实土层等材料。下垫层具有保护土工膜不被支持层材料破坏的作用，并使土工膜受力均匀。下垫层可采用细粒土，土工织物等材料。上垫层可以使土工膜在水中不被漂起并防止膜料老化，可以用透水性良好的砂粒料，沥青砂浆等透水且颗粒较小的材料。上层保护层是外界接触的最外层，具有防御外界水流冲刷，冻冰损坏，紫外线辐射以及膜下水压力的顶托等作用。上面防护层的结构，层次和材料与工程的重要性，工程规模和使用条件等有关，视工程的具体情况确定合理的设计方案。用土工膜防渗结构防渗一定要做好整体性防渗处理，土工膜的铺设一般按照由下而上的顺序铺设，其接缝排列方向与最大坡度线平行，土工膜焊接形式一般采用双焊缝搭接，焊缝双缝宽度为2×10毫米，要与不透水地基和岸坡严密结合，并注意排水问题。土工膜防渗在我县病险水库除险加固建设中使用较多，收到良好的效果。土工膜防渗结构如图1所示。

图1、土工膜防渗结构

三、土工膜防渗的施工质量

应用土工膜防渗技术首先必须科学设计，严把材料质量关，其次要精心施工，严格按照《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》操作。施工时要耐心操作，切莫急于求成，忽视质量，铺膜前应检查基面是否仍有小石子等。施工中应注意土工膜的保护，以防止损坏和老化，铺设完毕要检查薄膜有无破损，是否需要修补，接缝是否紧密。要经常检查垫层和保护层土料质量、填土厚度、填土夯实质量等。要重视质量监督检查，严格验收检验，每道工序完成需经质检人员验收合格后，方可进行下一工序，不合格的要及时返工。另外，要加强运行期间维修管理，发现保护层沉陷、裂缝应及时整修，只有保证保护层断面完整，才能保持理想的防渗效果。

结束语：

土工膜防渗结构在国内某些工程中获得成功，证明了土工膜是一种理想的防渗材料。用土工膜防渗结构，简化了防渗设施的构造，提高了工程防渗能力，缩短了工程工期，降低了工程造价，提高了工程效益。但是作为土石坝整体防渗设计需求，土工膜防渗结构是远远不够的，如前文所述，土工膜一般用于堆石坝的上游坝面防渗体。如何进一步拓宽其使用范围，与其他防渗措施相结合，按照经济合理的总体要求，实现土石坝的总体防渗要求。另外，由于土工膜产品的性能，品种和尺寸规模上不能满足要求，以土工膜为代表的土工合成材料在水利水电工程方面的应用受到一定限制。研究满足使用要求的高质量的土工合成材料，重视工程实践经验，进一步开展在土工膜材料设计施工监测等方面的研究，在工程应用中检测、科研、设计、施工、管理多方协作，促进土石坝防渗技术以及土石坝的发展。

参考文献：

第6篇：水利土工合成材料范文

【关键词】洪泽湖堤防；软土地基；抛石挤淤法；加固法；特点

洪泽湖大堤位于淮安市境内洪泽湖东岸，北起江苏省淮安市淮阴区码头镇，南迄淮安市盱眙县张大庄，现存全长67.25公里，洪泽湖大堤上承淮河上中游15 .8万平方公里的洪水，下保苏北里下河地区3000万亩农田和2000多万人民生命财产安全，国务院明确任何情况下必须确保安全。洪泽湖大堤，古称高家堰，始建于东汉（公元200年左右），扩建于明清，加固于当代。建国后，洪泽湖大堤历经4次大规模加固。1951年至1954年，进行复堤加固。1966年―1969年，改直立式条石墙为斜坡式块石护坡，增筑防浪林台。1976年―1978年，堤后加筑20公里二级戗台，进行抗震加固。1992年至1995年，加固重点险工段。大堤土质以软土为主，堤防工程软土地基施工技术是直接影响着工程项目质量的好坏，本文就堤防软土地基进行讨论。

1 水利堤防工程软土地基的主要特点分析

在水利堤防工程建设中软土是重要核心组成部分，持有含水量大、压缩性高、承载能力低的主要特点，是由粘粒及粉粒组合而成的，其性能与粘性土有相似之处。软土一般是在水流相对缓慢的时候而形成的，并且在水流不流动的时候也愿意沉积。所以软土具有以下几方面的特点：第一，含水量特别大，我国软土的天然孔隙比一般e=1 2之间，淤泥和淤泥质土的天然含水量w=50 70%，一般大于液限，高的可达200%。而且其渗透性性能比较低。由于软土的透水性能比较低，渗透系数微小，在粘土微小的空隙中存满了水，出现了水结合的现象。在这种情况下加大了水的渗透难度，从而直接造成了透水性差的特点。第二，由于软土的特性，在固结过程中需要很长的时间，承载能力是很低的。给软土施加压力的作用，能够使水分随着软体在受力后的压缩而被排出来，这样使水分含量逐渐降低，软土密度和强度进而会增加。这主要是土固结过程。同时，软土地基是具有很强的敏感性，且抗剪强度会显著降低。软土地基处理之前，由于渗透性能比较小，再加上随着固结时间是比较慢，因此，导致空隙内的水分是不易排出的，在力作用下的整体结构的土壤被破坏和剪切逐渐减低。

2 洪泽湖软土地基上筑堤常用的地基处理方法

2.1 抛石挤淤法

该方法是主要使用在厚度较大的饱和土地基或是冲填土地基上，在原有基础上的淤泥或淤泥质土挤走，由于受到外力和荷载的影响，体内空隙水分排得很慢，所以土壤体积就变的很小，慢慢变形。在提高地基土强度的过程中，静水压力会逐渐的降低，而且效应力会慢慢增加，从而达到地基加固的目的。这个方法在实施过程中，施工工艺是相对比较容易的，而不用太大的投资，一般用于处理流塑态的淤泥或淤泥质土地基。

2.2 垫层法垫层法

实际上就是把基础底面下面的不能满足设计要求软土挖掉，然后选取适当填充料，通过人为的施工控制使其达到设计的承载力要求，例如选用一些强度较高、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；另外软弱地基还可通过人工回填的解决方法，人工回填的砂、碎石、石渣等强度高、压缩性低、透水性好、易压实的材料作为持力层，通过严格的施工质量控制使持力层达到合格的密实度，还能达到垫层加固地基的效果，同时该方法就地取材，价格便宜，施工工艺较为简单，适用在软土埋深较浅、开挖方量不太大的施工部位。

2.3 振动水冲法

振动水冲技术处理主要是通过震动的管状设备，在荷载水流冲击下在软弱粘土利用电击的办法对其进行钻孔，然后将其碎石、砂等坚硬材料放入钻好的孔内，在进行夯实，这样会形成一个密实桩体，由碎石构成的碎石桩在和粘土构成之后，就会形成复合地基，这样对地基的整体抗剪强度会有所提升，反而降低了地基的沉降量，加固了地基的整体强度。如果是太软的淤泥不要使用砂桩、碎石桩加固办法。石灰桩、二灰桩是在桩孔中灌入新鲜生石灰，或在生石灰中掺入适量粉煤灰、火山灰（常称为二犯，并分层击实而成桩。它通过生石灰的高吸水性、膨胀后对桩周土的挤密作用，离子交换作用和空气中的COZ与水发生酸化反应使被加固地基强度提高。振动水冲技术也叫做振冲置换法，这种方法通过挤密砂体的振冲技术发展而来，发挥着将部分的软体置换的作用，然后会产生一个形同钢筋混凝土复合结构，既不会受到地下水温的影响，也不需要投入太大的资金造价很低，同时还能减轻降低软土地基的沉降，因此，这种方法在水利堤防工程建设中得到了普遍应用。

2.4 土工合成材料加筋加固法

土工合成材料加筋加固法在水利堤防工程建设中得到了很大的发展和推广应用，在这种办法实施的过程中，具体过程就是将土工合成材料平铺于堤防地基表面进行地基加大，能使堤防荷载均匀分散到地基中。土工合成材料加筋加固法在水利堤防工程软土地基处理中能够经常看到。一旦软土地基受到破坏时土工合成材料会起到阻止软土地基不会受到破坏或是降低破坏的作用，从而提高地基的承载能力以及稳定性。

3 选择筑堤软土地基处理方法时应考虑的因素

（1）根据软土地基自身的特点，在对其进行加固的时候，我们一定要注意，对于软土层比较薄的来讲，我们首先要其进行表层处理。对于周围有构造物基础的话，我们要用垫层技术对其进行处理。如果软土层薄的话，要选择其他的办法。另外，对于夹有砂层很薄的软土层来讲，在对其进行处理的时候，我们要采用表层处理法、强夯法等方法。

（2）施工环境

我们在对水利堤防工程软土地基选择处理方法的时候，一定要考虑到施工环境因素，由于环境的不同，所采取的办法也是不一样的。而且，在施工的时候，所采取的施工办法也很重要，要注意到地基的振动、地下水的变化和排出的泥水等现象，进而引发地基周围出现隆起或是沉降的现象发生。

4 结束语

综上所述，水利堤防工程中软土地基处理技术是非常重要核心组成部分，因而，我们在选择施工处理技术和方法时，是一定要考虑软土地基处理技术直接着水利堤防建设工程质量的好坏。因此，要根据不同的软土地基来选择正确的处理方法，同时，我们还要想到选择筑堤软土地基处理方法时应考虑的因素，只有这样才能保证软土地基的稳定性和工程质量的优质性。本文通过对水利堤防工程中软土地基处理技术方面的几个小的建议，望在今后的工作中对更多的同行有所帮助。

参考文献：

[1]施卫东，潘江岩，李永强.真空一堆载联合预压加固软土地基测试与研究[J].长江科学院院报，2003（05）.

第7篇：水利土工合成材料范文

关键词：土工织物及土工膜工程 应用

土工织物及土工膜是土工合成材料中的一种，土工合成材料是指以人工合成的聚合物为原料制成的各类产品，是岩土工程中应用的合成材料的总称。土工织物是具透水性的平面土工合成材料，分有纺（是通过织机、针织、编织而成）和无纺(是由细丝或纤维方向排列经机械粘合，化字粘合或热粘合而成的土工织物)。土工膜具不透水性，是用作防渗和隔离的高聚物薄膜。

一、发展简史

土工合成材料是继木材、水泥、钢材之后于20世纪30年代研发出来的一类新型材料，国际上习惯将这四种材料并列称为“四种工程材料”。

1926年美国南卡罗来纳州最早用类似于土工膜的绵织物加固公路路面，被视为土工合成材料的开端。1964年，全球第一块合成材料――塑料排水板问世，开创了软基处理排水加固的先河，60年代至80年代为土工合成材料发展阶段，而80年代至今为普及阶段。

二、在我市水利工程的运用

庆阳市地处黄土高原及丘陵沟壑区，区内黄土层覆盖面积大且深厚，原区黄土厚度约在200-300m左右，沟道河流有砂卵石、白垩系砂质、泥质页岩出露，两岸阶地，坡地亦覆盖黄土。又处于湿陷性黄土地区，原区表层黄土湿陷性大，一般均为Ⅱ-Ⅲ级以上。

庆阳市政府所在地西峰区位于黄土原区，1997年城市饮用水改造项目提巴家咀水库水上塬后的两个5000m3沉淀池，原方案拟做钢筋砼地。但后来由于资金等原因，改为土基铺塑料纸上压砼块，经过一个冬天后冻胀破坏严重，于第二年夏季重修，改为土工膜防渗，使用效果至今一直良好。

合水县王家湾水库在溢洪道施工中，基础开挖后由于地下水涌水量太大，导致基础土方开挖、碾压无法进行，最后用土工布结合河卵石建成排水道，降低水位，土体排水固结后强度增加，机械施工顺利进行。其他如合水县新村水库、正宁县庵里水库出险加固工程在临时排水时都以土工布外压砂石料排水，取得了很好的效果。

近几年建成的西峰区南湖人工集雨工程、北湖人工集雨工程，合水县城北区集雨池，华池县县城供水鸭儿洼拦水坝坝前土工膜等，都利用了土工膜（复合土工膜）的隔水作用。降低了投资，使用效果也很好。

三、作用机理

1、反滤作用机理

岩土工程的反滤是指工程中的土工合成材料在使液体通过的同时，保持受渗透压力下的土或其他颗粒不流失。为此根据规范要求，土工织物应满足以下方面：

（1） 保土性。防止被保护土流失以引起渗透变形。

（2） 透水性。保证渗透水通畅易排。

（3） 防堵性。保证不致被细土粒淤堵失效。

2、隔离作用机理

隔离的本义是隔断，作为土工膜（或复合土工膜），通过土工特种材料将不同的土质结构分离，形成稳定分界面，使各层结构彼此独立于土工持种材料两侧，并按照设计要求发挥各自的特性与整体作用，它也存在三个基本准则：

（1）挡土准则。如路基与软土基的隔离；公路、铁路、机场、停车场等面基与地基之间的隔离；人工填土、堆石或材料场与地基的隔离等均包含有挡土准则的隐用。

（2）渗透准则。诸如江、河、湖、海抛土石方，将土工织物（布）放置水下，既起隔离作用，也起反滤、渗透和加固作用。

（3）强度准则。诸如裂隙发育的岩基，或卵石地基修筑土石堤坝，土工织物（布）用作堤坝与基地之间隔离同时，不让裂隙扩展或让分散的卵石连成连体，显然提高了原来地基强度，起到了加固地基的作用。

四、施工工艺及流程

1、土工织物反滤层

（1）土工流程

基层碾压――织物铺设――回填――表面防护

（2）施工工艺

铺设时要求基层整光滑，清除一切可能损伤织物的杂质；铺设土工布于基层上，要求搭接宽度在旱地时30cm，在不平地、软土、水下搭接宽不小于50cm。基层若粉粒或粘粘超过50%。或有动力载载时，应在其基层上铺10cm厚粗、中砂；再铺土工织物，坡面（斜面）铺设应从下而上；然后做回填，回填物可以为粗、中砂，逐渐变为卵石；其上再铺设砌石、砼块等做为面层防护层。

2、土工膜

（1）工艺流程

基层平整（支持层、下垫层）――土工膜铺设――上部防护层（上垫层、防护层）

（2）施工工艺

防护层：与外界接触的最外层，由堆石、砌石或砼板构成，厚度一般为15~25cm。

上垫层：是防护层和土工膜之间的过渡，是为避免防护层的大块粗糙材料破坏土工膜而设，一般采用透水性良好的砂砾料，厚度不小于15cm，如果防渗材料采用的是复合土工膜，该层可取消。

土工膜：防渗主体，按规范要求，搭接或焊接，应能承受一定施工及使用时的应力，可每隔一段做折皱以适应变形。

下垫层：土工膜之下。排除膜下积水、积气，保护土工膜不受支持层破坏。一般为粗细砂，厚度10~15cm。支持层若平整，且无破坏土工膜的可能性，该层可省。

第8篇：水利土工合成材料范文

关键词：水利施工 新突破

前沿：当前水利改革不断深入,本文将从简单介绍什么是水利施工以及特点入手，谈谈近几年我国的水利工程以及在此方面取得的一些新的突破。

1 水利工程及其特点

水利工程是按照设计提出的工程结构、数量、质量、进度及造价等要求修建水利工程的

工作。包括施工准备、施工技术与施工管理等内容。水利工程施工与一般土木工程如道

路、铁路、桥梁和房屋建筑等的施工有许多相同之处。（1）水利工程承担挡水、蓄水和泄水的任务，因而对水工建筑物的稳定、承压、防渗、抗冲、耐磨、抗冻、抗裂等性能都有特殊要求，需按照水利工程的技术规范，采取专门的施工方法和措施，确保工程质量。（2） 水利工程对地基的要求比较严格，工程又常处于地质条件比较复杂的地区和部位，地基处理不好就会留下隐患，事后难以补救，需要采取专门的地基处理措施。（3）水利工程多在河道、湖泊、沿海及其他水域施工，需根据水流的自然条件及工程建设的要求进行施工导流、截流及水下作业。

2 水利工程概况

近几年我国实施了很多的水利工程，一次次的水利工程显示着我国水利工程事业的飞速发展。比如三峡水利枢纽工程、小浪底水利枢纽工程、水布垭水电站建设等等，以及未3年我国将要进行的病险水库除险加固工程、农村饮水安全工程、型灌区续建配套与节水改造工程、江河湖泊治理工程等等，都突出的显示了我国在水利工程方面的快速进步。

3 我国水利施工方面的新突破

3.1．大坝建设中若干施工关键技术研究获得突破,

筑坝水平居世界前列, 形成中国特色的筑坝技术碾压混凝土高坝筑坝技术研究取得了重大科技成果, 主要是两项配套技术、一项成套设备和五项突破性成果。

两项配套技术: 一是以龙滩为主要依托工程的碾压混凝土高重力坝设计配套技术; 二是以沙牌为主要依托工程的碾压混凝土高拱坝筑坝配套技术。一项成套设备: 200m3/ h 双卧连续强制式碾压混凝土搅拌系统设备。

五项突破性成果: 大仓面碾压混凝土斜层平推铺筑法, 高气温和多雨条件下的碾压混凝土施工技术, 碾压混凝土拱坝接缝重复灌浆技术, 碾压混凝土拱坝埋管降温技术, 碾压混凝土拱坝现场快速质量检测技术。已建及在建高混凝土面板堆石坝中。

3.2.三峡、小浪底等重点工程建设取得多项重要技术突破

三峡水利枢纽工程中大江截流设计、施工中克服了堤头坍塌、深水龙口预平抛垫底、截流期通航和跟踪预报等技术难题, 保证了按预定目标实现了截流合龙, 主要试验研究成果达国际领先水平。三峡工程首次大规模采用对拉端头锚技术加固船闸隔墙岩体。小浪底水利枢纽工程是我国首次应用的GIN 法新型帷幕灌浆技术, 具有优质、高效、低耗的显著优点。在三条排沙洞中, 采用的无黏结钢铰线双圈环绕预应力混凝土衬砌技术, 其规模和技术难度属世界前列。在河床段混凝土防渗墙施工中, 采用横向槽孔回填塑性混凝土保护下的平板接头 形式为国内外首创。

3.3. 大容量、高效率配套施工机械

水利施工时采用77t 位自卸汽车,抛投最大块石已达10t, 最大混凝土单个块体25t。天生桥二级引水洞、引大入秦、引黄入晋的长隧洞开挖, 均采用全断面掘进机, 双护盾掘进机和

悬臂掘进机等。小浪底大坝基施工中选用了大容量的国际先进的施工机械设备, 坡积物开

挖采用EX400 反铲与DP755/ 366 自卸汽车; 河床沙砾石开挖采用CAT988F/ 992D 装载机与D8N/D9N 推土机和DP755/ 366 自卸汽车。引黄入晋采用6 台全断面的双护盾掘进机, 开挖

了8 条隧洞, 总长122km, 占一期隧洞工程长度的3/ 4, 创造了日最高进尺113m 的纪录。小浪底、三峡在防渗墙施工采用了对地层适应性较强的冲击式正、反循环钻机及双轮铣槽钻机。在机电设备、金属结构的制造与安装等方面也取得了突破性进展, 三峡工程的单机容量达到了70万kW 和小浪底工程水轮机的抗磨防护技术都代表了当今世界最先进水平。

3.4.新型垂直防渗技术

垂直防渗技术用于堤防工程是􀀂 98 大水后的重大转变。基于泥浆固壁的置换成墙工艺, 开

发研制了“薄墙抓斗”“射水法”“锯槽法 ”等成墙新机具和新方法, 用于长江和黄河等堤防加固。另外, 在采用以上方法成槽的基础上, 还开发了“垂直铺塑 ”“新型防渗墙”、振动切槽、振动沉模等挤压注浆成墙法,此技术可提高堤防工程的机械化施工水平和新技术含量, 保证了堤防防渗效果和安全。此外, 堤防除险加固技术, 如堤坡防护技术、隐患探测技术和水下测量技术等都有突破性新进展。

3.5.建设全国水利土工合成材料应用示范工程

水利部组织人员在各示范工程技术总结的基础上编写了《水利工程土工合成材料技术和应用》一书, 反映了土工合成材料在我国水利工程建设应用中达到的最新水平, 具有很高的实用和指导价值。使土工合成材料在水利工程中的推广应用和技术进步提升到一个新水平

第9篇：水利土工合成材料范文

关键词：土工布；老化性能；标准；人工加速老化试验

目前土工布的生产和应用快速发展，对土工布的研究很多，但关于土工布老化性能的研究相对较少。土工布作为一种工程材料，其老化性能指标直接影响工程的寿命、安全性和可靠性。因此，对土工布老化性能的研究具有很高的经济意义和战略意义。美国材料与试验协会（ASTM）对土工布的定义为：一切和地基、土壤、岩石、泥土或任何其他土建材料一起使用，并作为人造工程或系统的组成部分的纺织品[1]。土工布和地基、土壤、岩石、泥土或其他建筑材料一起使用，利用土工布对泥土起加固、保护、排水、过滤、隔离、防渗等作用[2]。土工布目前已经同水泥、钢材、木材一起被称为“四大建筑材料”[3]。

土工布根据加工方法不同可以划分为机织土工布、针织土工布和非织造土工布[4]。机织土工布目前使用较多的是长丝机织布和扁丝机织布，材料以聚丙烯为主。经编复合土工布是以玻璃纤维（或其他合成纤维）为增强材料，通过与短纤针刺非织造土工布复合而成。非织造土工布主要有短纤维针刺土工布和长丝纺粘土工布，所选合成纤维原料主要是涤纶、丙纶、锦纶等，其中主要使用涤纶和丙纶[5]。

不论针织土工布、机织土工布或非织造土工布，在加工、储存和使用过程中，易受内部因素和外部因素的共同作用，其性能逐渐变坏，以致最后丧失使用价值的现象，称为老化。这是土工布常见的问题，其本质是高分子结构中分子链的断裂、化学结构的变化等，宏观上则表现为土工布强度下降和宏观结构破坏等，是一种不可逆变化[6-7]。

1老化现象原因

土工布老化有多种表现：宏观表现为外观变色、脆化、丧失光泽、结构改变、力学性能下降等；微观表现为大分子结构改变，大分子量下降等。其中对工程应用影响最大的就是力学性能的下降和材料结构的改变。

老化的原因有内因和外因两种。内因指材料本身的性质，主要有：单体的结构状态、高分子体系内部性质、添加剂等；外因指外界的环境因素，主要有太阳光、氧气、热、水分、pH值、应力、工业气体、海水、盐雾、霉菌、细菌等。影响老化的原因是多种多样的，通常各种因素共同起作用，但其中太阳光、水、氧气、热是最主要的影响因素，本文主要集中对这几个因素进行讨论[8]。

2老化试验

老化试验是研究土工布在一定环境下的老化规律和评价土工布老化性能的手段。通过老化试验，测试土工布的强度、伸长率、弹性模量和微孔结构等随时间的老化情况。老化试验主要有人工加速老化试验、自然环境老化试验和实际应用老化试验三种[9]。

1）人工加速老化试验

将试样放置在一个老化箱内，根据样品实际使用情况或相关老化标准，设置老化箱的参数，如温湿度、紫外线强度、雨淋、冷凝等。经过一定时间的加速老化以后，将老化样和原样进行对比，由此估计样品的耐老化性能。采用仪器加速老化的特点是加速老化条件稳定、可比性强、试验周期短、重现性较好。

人工加速老化试验主要包括：人工加速紫外老化试验、人工加速热老化试验、人工加速氧老化试验、人工加速湿热老化试验等。

2）自然环境老化试验

将试样暴露在自然环境中，检测土工布性能随时间的老化情况。自然环境老化试验的优点是采用真实的自然环境进行试验，结果真实可靠。缺点是费时费力，一般至少一年，多则几年，无法对新材料、新产品的老化性能进行快速评价。

自然环境老化试验主要包括：大气老化试验、地下埋藏试验、海水浸渍试验和水下埋藏试验等。目前进行较多的是大气老化试验和地下埋藏试验。

3）实际应用老化试验

该试验在实际工程应用中进行，在工程现场定期取样，测试强度损失率及有关指标，了解实际应用中材料的老化程度。实际应用老化试验优点是在具体的施工环境中取样试验，数据真实可靠。缺点是时间周期长，普遍适用性较差。

在理论研究方面，人工加速老化和自然环境老化之间的相关性研究是一个比较活跃的领域。人们提出老化模型灰色预测，通过相关性研究用人工加速老化试验结果去预测自然老化时间。老化模型灰色预测是基于灰色系统理论的一种预测方法，根据已知数据建立一个由过去引申到将来的灰色模型，从而确定系统未来的发展变化趋势[10]。

3标准测试

不少国家和组织对土工布老化现象进行研究，规定了户外暴露老化标准，如国际标准化组织的ISO标准、美国的ASTM和AATCC标准、欧洲的EN标准等。就目前我国土工布的研究现状，进行老化方面的研究较少，国内土工布老化性能试验方法标准较少，土工布产品标准中也缺少对老化性能标准值的规定，如GB/T 17642―2008《土工合成材料 非织造布复合土工膜》；GB/T 17639―2008《土工合成材料 长丝纺粘针刺非织造土工布》；GB/T 17638―1998《土工合成材料 短纤针刺非织造土工布》等。

目前国内土工布老化标准较少，可适当考虑参考采用塑料和纺织品的老化标准。例如GB/T 16422.1―2006、GB/T 16422.2―1999、GB/T 16422.3―1997、GB/T 16422.4―1996《塑料实验室光源暴露试验方法》；ISO 4892―1:1999、ISO 4892―2:2006、ISO 4892―3:2006、ISO 4892―4:2004《塑料实验室光源曝晒方法》；ASTM G 154―2006《非金属材料荧光紫外暴露试验操作标准》。

常见的实验室老化试验主要有光照老化、湿热老化、热风老化等。目前国内外常用的土工布老化标准如表1所示。

4表征

对于工程应用的土工布而言，老化性能的表征主要包括宏观和微观两个方面。宏观方面是一定老化时间下，土工布的强度保持率（主要有拉伸强度、撕裂强度、顶破强度）、伸长率、脆化、宏观结构形态变化情况等。微观方面主要指在老化过程中，大分子结构降解过程和降解产物等。降解过程检测可采用差热分析法、热分析方法等；降解物质分析可采用气体色谱/质谱分析法、红外光谱法和凝胶分析方法等。

5结论

土工布越来越多地被用作公路、铁路、土木、水利等工程的材料。研究材料的老化性能可以预测材料的使用寿命，这对预测整个工程的稳定性和使用寿命具有非常大的意义。因此，老化问题的研究特别重要。通过对土工布老化性能的测试研究，认识和掌握其老化规律，然后可以通过改性或后处理等方法提高土工布的抗老化性能。

目前土工布缺少统一的国内老化试验标准和规程，为了加快土工布的发展和应用，应尽快制定或修改采用国外标准，形成我国的国家老化试验标准。

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