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土工合成材料的功能范文1
近幾年來，隨著我國公路里程的持續增加和改擴建工程的增多，越來越多的土工合成材料用于新舊路基填筑。土工合成材料（Geosynthetics）開始大量用于巖土工程是近三十年發展起來的一項新技術。土工合成材料是一種以塑料、化學纖維、合成橡膠等原材人工合成的聚合物，具有強度高、成本低、質量輕和實用性強的優點，主要有加筋、排水、防滲、過濾等功能。目前，具有代表性的土工合成材料有土工格柵（Geogrid）、土工網（Geonets）、土工膜（Geomembrane）和及其組合產品。土工合成材料在巖土工程的應用極大地推動了路基填筑技術的發展。
1 土工合成材料的種類
土工合成材料根據功能和工藝的不同，總體上可以分為4類，即土工織物、土工膜、土工復合材料和土工特種材料。土工織物可分為四種類型：有紡土工織物、無紡土工織物、針織土工織物和復合土工織物。土工膜主要由透水性低的材料制成，具有較強的防水性、耐久性和抗變形性，厚度一般在0.25～4mm之間。土工復合材料是將兩種或兩種以上的材料相互結合起來的一種材料，將不同性質的材料組合起來，可以更好的滿足工程的實際需要。土工特種材料主要包括土工格柵、土工網、土工膜袋、土工墊、土工格室等。
2 土工合成材料的作用
土工合成材料一般具有多種功能，在實際應用中根據工程的具體情況往往只有一種功能起主導作用，其他作用則在一定程度上發揮作用。土工合成材料在工程中有多種作用，總體上可以分為以下六種。
2.1 排水作用
土工合成材料（如土工織物）具有多孔隙的性質，可以將土體中的水分匯集并排出。有的針織型無紡織物或復合型土工材料可以沿平面方向和垂直其平面方向排水。這種土工織物本身具有的排水通道可以把土體中的水分緩慢排出。在填筑路基時，可以鋪設厚的無紡織物墊層，可起到固結排水的作用，防止翻漿。同時，在擋土墻、隧道燈構造物中，多采用土工織物作為排水設施。
2.2 過濾作用
由土工織物做成的過濾層可以起到代替砂石、砂礫的作用，具有造價低、施工簡單，質量容易得到保證的優點。有紡織物和無紡織物都可以起到過濾的作用，防止土顆粒的流失，但在過濾要求不高時通常采用無紡織物作為過濾層。
2.3 隔離作用
在巖土工程中，為防止不同層之間的顆粒發生相互混雜，造成污染，通常將土工合成材料鋪設在不用粒料層之間，起到隔離作用。如在軟基路段，在鋪設碎石層之前，在路基上鋪設一層土工織物，可以有效的防止層間相互傾入和控制不均勻沉降。
2.4 加筋作用
土工合成材料（如有紡織物、土工格柵和土工網等）一般具有較強的抗拉強度，埋在土中形成土―土工合成材料復合體，可承受一部分拉應力，限制土體側向位移，從而增強土體的穩定性。其中，土工格柵具有較強的抗拉強度和張拉模量，同時因土顆?？梢郧度敫駯诺目锥粗?，產生較大的摩阻力，是一種比較理想的加筋材料。
2.5 防護作用
土工合成材料不僅可以擴散集中應力，還可以將應力由一種物體傳遞到另一物體，使應力分解，防止土體破壞，起到防護作用。如較厚的無紡織物和復合材料可以減緩和防止路面反射裂縫的發展。
2.6 防滲作用
土工材料中如土工膜，因具有良好的防滲功能，可以與無紡土工布形成復合材料，其中，土工膜可以起到防水，防滲的作用，而土工布可以起到導流的作用。
目前公路工程中使用較多的土工復合材料有以下幾種，各類土工材料主要作用如表1所示。
表1 不同土工材料的主要功能
3 土工合成材料在公路中的應用范圍
土工合成材料和以土工合成材料為基材制成的材料，因其優良的力學性能、耐腐蝕性、耐久性能和良好的抗變形性能，從而廣泛的用于路基路面加固工程，軟基處理和邊坡防護工程。
（1）在道路改擴建工程中的應用；為了保持新老路基銜接處出現不均勻沉降，從而導致縱向裂縫的產生，采用土工格柵等作為加筋材料的應用可以有效的防止不均勻沉降的發生。
（2）在路面工程中的應用；在柔性路面中，采用土工合成材料，可以增強基層或底基層的整體強度。同時，在舊路路面進行罩面處理時，可以有效防止和減緩路面反射裂縫的發展。
（3）在軟件處理中的應用；軟基因其承載力低，如果在其上面直接修筑構造物或路基，容易導致沉降的發生。但如果在軟基處理時，采用土工合成材料加固，則可以迅速提高地基承載力，減少沉降量，縮短工期。
4 結語
目前，土工合成材料在公路工程中的應用越來越廣泛，具有廣闊的應用前景。但土工合成材料還有很多性質和功能并沒有完全得到應用，我們需要從實際工程中進行進一步的探討。
【參考文獻】
[1]葉飛.公路隧道工程建設質量管理研究[D].長安大學，2004.
[2]王永東.公路隧道運營安全技術研究[D].長安大學，2007.
土工合成材料的功能范文2
關鍵詞：土工合成材料；圍墾工程；應用
中圖分類號：S277文獻標識碼： A
1. 土工合成材料
1.1 土工合成材料含義
目前，隨著科技水平的不斷提高，相關研究者將各種不同的化學材料進行綜合，研制出了土工合成材料，并將其應用在巖土工程中。土工合成材料中的原材料主要包括塑料、纖維、橡膠等，將這些直接放置在土質結構中，可以對土質結構起到一定的保護作用。因其效果好，因此受到業界人士的廣泛關注，在擴大其適用范圍的同時還不斷改革，研制出土工膜、土工織物以及土工復合材料等。這些材料因具有施工簡便、耐腐蝕能力好、自重輕、性能好、成本低、強度高等優點而被廣泛應用在水利工程的建設當中。
1.2 土工合成材料的使用范圍
在當前的工程施工中，土工合成材料的使用范圍相對較廣。土工合成材料正是具有較好防滲性、耐腐蝕性的材料，且其非常適合在土木工程或巖體工程中使用，因而在水利工程中的多項工程中都可以應用，如渠道、壩體結構、防滲墻結構等等所有對結構防滲有較高要求的工程施工中。一般來講，土工合成材料在水利工程的基層施工中應用最為廣泛。這是因為采用這種施工材料，不但可以進一步提高工程的施工質量和整體性能，而且還具有很高的節能環保價值，對于促進水利事業的可持續發展也具有重要意義。同時還可以增大水資源利用效率，減少水資源浪費，做到真正的高效節能。
2. 工程實例
某圍墾工程是某市最大的在建圍墾項目，由北堤、順堤、艚堤，施工便道，北閘、琵琶閘組成，圍墾按五十年一遇標準建設。主堤長度13.1，最高處9.2m，最寬處120m，圍區總面積28.96km2，概算總投資9.5億元。兩圍堤地質勘察均為淤泥層、淤泥質土、粉質粘土、細砂、粘性土、全風化花崗巖，其中淤泥質土層厚達到10～18m，該層承載力低，沉降變形大，承載力特征值30KPa，壓縮系數2.21KPa-1，抗剪強度內摩擦3.1倍，凝聚力3.3KPa呈流塑狀態，容易引起沉降變形及抗滑穩定。
3. 土工合成材料的作用
3.1 過濾作用
由于土工合成材料具有良好的過濾性和透水性，因此在工程中得到了廣泛應用。把土工合成材料鋪設在土體表面或者兩相鄰土層之間，這種安裝方法允許土體中的水流和氣體經過土工合成材料自由排出而阻止土顆粒移動，可有效防止因土顆粒流失而造成的土體破壞，同時還避免了因土體中的氣或水排不出造成的孔隙水壓力升高的情況。傳統的過濾材料是透水的砂石料，隨著社會的發展和工程實踐經驗的豐富，現在大多用土工織物來代替，或者把土工織物和砂石料結合起來使用。
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點，利用這個特點，可把這種材料放置在土體中用來匯集水分，并將水排出土體。根據工程實踐的需要，現在制成的具有排水作用的合成材料不僅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，這種功能的出現大大擴展了這種材料的應用范圍?，F在這種材料已廣泛應用于土壩，擋土墻等水工建筑物中。
3.3 防滲作用
土工合成材料中起到防滲作用的主要是土工膜，它是將普通的土工合成材料表面涂一層樹脂或橡膠等不透水材料，或將土工合成材料與塑料薄膜復合在一起而制成的產品。土工膜大多是將薄型無紡布與薄膜復合而制成的，按工程需要可以分為多種形式，主要包括一布一膜、二布一膜或三布一膜3種。在制作過程中可按工程實際需要來選擇無紡布和塑料薄膜的厚度，但一般選用較厚的無紡布與薄膜復合。其中，塑料薄膜起防水、防滲作用，而無紡布則起導水作用，充分利用了兩種材料的特性，所以土工合成材料可以起到很好的防滲作用。
3.4 加筋作用
土工合成材料的加筋技術總體來講，主要包括加筋支擋結構、加筋陡坡和軟土地基加筋3個方面。我們知道，土體顆粒具有一定的抗剪切性和抗壓縮性，但它們的抗拉強度卻是非常低的，為了改善土體的抗拉強度與變形性能，在工程實踐中經常在土體內鋪設或加入土工合成材料，這種施工方式很好的控制了土體的變形，增加了土體的穩定性，減少了工程中的安全隱患。
以上的工程實踐充分利用了土工合成材料高抗拉強度和低破壞變形率的特點，這就是土工合成材料的加筋作用。在工程中土工合成材料這種作用主要體現在3個方面:
（1）可以應用于土石壩、河堤的建設等工程實踐中，主要起到加固軟弱地基、隔離和過濾作用。
（2）增加施工過程中回填與開挖邊坡的穩定性。
（3）在擋土墻的回填過程中起到加筋作用，或者用來錨固擋土墻的面板。
3.5 隔離作用
在工程中，經常會出現不同的粒料層之間相互摻混的現象，使得這些粒料失去了它們應有的效果。利用土工合成材料的隔離作用，工程師們把這些材料鋪設在不同的粒料層之間，有效的解決了摻混問題，大大提高了施工的效率和效果。在軟弱地基上鋪設碎石粒料基層時，在它們中間鋪設土工織物，可有效防止層間出現土料相互侵入的現象并且能很好的控制土體的不均勻沉降。土工合成材料的隔離作用主要體現在土石壩、河堤等軟土地基處理過程中。
3.6 防護作用
土工合成材料的防護作用主要體現在可以消減人類活動、自然現象和周圍環境的變化對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應力集中現象，也可起到應力傳遞作用，使應力分解，防止土體受外力作用破壞，因此在水利工程中，土工合成材料的防護作用得到了廣泛應用。在被保護的水工建筑物表面覆蓋一層具有良好反濾性能的土工織物，并在上面鋪設一定的蓋重，可有效地保護該建筑物表面不受水流和波浪等因素的破壞，與傳統的護坡材料具有相同的護坡效果。
4. 質量控制措施
(1)土工布鋪設前， 場地的雜物應清除干凈，沿堤每隔100m橫直向設伸縮節，同時對石墻體外露部位的尖角棱體進行修整，布體用細鋼筋錨固在竹圍上；
(2)土工布鋪設平行于堤軸線，橫直向機縫連接，搭接寬度不小于10cm。提倡雙線連接法和三線連結法；
(3)土工格柵接縫垂直于堤軸線，一般情況下重疊1～2格連接，U 型釘對角插入或者尼龍扣雙向對角鎖緊；
(4)土工格柵較堅韌，按設計要求長度尺寸進料，在鋪設中還應采取適當措施如：內外壓邊、竹樁定位、鐵絲牽固等方法，防止格柵位移；
(5)基礎拋石時還應對拋石基礎的土工格柵采用碎石鋪設或者石粉鋪設，以利對格柵的保護；
(6)應加強對進場材料質量的檢驗，由于土工合成材料種類多種多樣，生產廠家也很多，產品規格型號千差萬別，因此對進場的材料應嚴格按照設計要求的規格、型號及技術參數進行檢驗，經有資質的檢測單位檢測合格的材料才可以進場使用；
(7)土工合成材料是高分子聚合材料，其在運輸、儲存、保管的環節應做好防曬工作，經太陽暴曬的材料十分容易老化而使強度大大降低、壽命大大減短；
(8)土工合成材料多種多樣，功能也不盡相同，施工時應該按照相應的規程規范進行，應特別處理好材料的連接部位。
結語
土工合成材料可提高地基承載力、減少堤圍沉降量、縮小堤圍變形、施工工藝簡單、質量容易控制、工程造價低廉的特點， 現已成功應用于軟基的圍墾工程。
參考文獻
[1]姜洪華.水利工程中土工合成材料的應用及施工[J].科技創業家，2013，21:7.
土工合成材料的功能范文3
關鍵詞：土工合成材料；路基處理；施工特點；計算
深圳位于大陸架最南端，北面靠山南面環海，西部為濱海平原，軟土層廣泛分布。改革開放三十多年來，經濟發展迅猛，土工合成材料早已被應用到路基處理中，相較其他路基處理方法，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較高優勢,同時并具有具有施工簡單、工期短、效果顯著的特點。
一、加筋法及其應用條件
加筋法處治是在路堤底部鋪設土工合成材料,以加強路堤抵抗地基不均勻
沉降的能力,主要適用于軟土厚度較小、分布范圍較廣(＞100m)的路段。軟土
厚度d＜3m,其下為稍密，中密狀卵礫石層或基巖,分布于開闊的沖積階地或
剝蝕殘積準平原中,連續分布長度l＞150m,可用此法處治。加筋法可避免大
面積的換填,處理效果較好,且利于環保。
由受力計算可知,筋帶越靠下部對穩定性的貢獻越大,這就是《公路土工合成材料應用技術規范》(JTJ/T019-98)第336條規定“土工合成材料應盡量設置于路堤底部”的原因；同時為了路堤排水條件良好和避免材料受不良化學物質侵蝕,第333條又規定了“材料不宜直接設置在原地面上”,因此加筋處理軟基最好采用土工布+砂礫墊層+土工格柵(室)的形式。
二、土工合成材料加筋處理軟基的機理
當路堤受到豎向荷載時會作豎向位移,土工合成材料就會產生一個軸向拉力,同時通過土工合成材料與軟土地基的界面摩擦,對軟地基施加了一個與軸向拉力同向的側向約束力,限制土體的側向變形,均化了地基應力的分布,限制了軟土基的不均勻沉降,從而提高了軟土基的承載力。
三、土工合成材料在路堤加筋處理中起到的作用
1.加筋
土工合成材料置于土體中,可以擴散土體的應力,傳遞拉應力,增加土體與筋材之間的摩阻力,限制土體的側向位移,提高土體的穩定性。
2.隔離
土工布有效防止地基土與墊層粒料混雜,以免粒料擠入軟地基中而加大沉降；同時其過濾了滲透上來的地下水中攜帶的泥漿成分,避免其污染砂粒墊層,削減砂粒間的咬合作用。
四、土工合成材料加筋路堤的穩定性簡易計算
土工合成材料加筋路堤的穩定性包括地基與堤身的整體穩定性、堤身穩定性、平面滑動穩定性。各項穩定性的安全系數須符合相關規范要求,如地基為軟基時,穩定安全系數應滿足《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》(JTJ017)的有關規定。在各項穩定性驗算時,均應考慮車輛荷載,車輛荷載應根據《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》(JTJ017)規定的方法計算。
1.路堤整體穩定性計算
加筋路堤整體穩定性,采用下式所示的圓弧條分法進行計算,且在計算時應假設若干個穿越地基土的滑弧,以求得安全系數最小值和相應的臨界滑動面。
式中: Wi：第i土條重(kN/m)；
Cqi、φqi：土條i 條底土體粘聚力(kPa)和內摩擦角(φ),由直剪快剪試驗確定；
TGCJ：第j土條所受地震水平力(kN/m),按《公路工程抗震設計規范(JTJ004)計算。
其余符號意義如下圖所示:
2.路堤堤身穩定性計算
加筋路堤的堤身穩定性,亦采用上式計算, 此時不考慮地震力；在計算時應在堤身范圍內假定不同的滑弧,求得安全系數最小值和相應的臨界滑動面。
3.路堤的平面滑動穩定性計算
當堤下地基是淺層軟弱土層或相對于路堤荷載淺層地基土強度較低時, 應驗算加筋路堤的平面滑動穩定性。加筋路堤平面滑動表現為路堤與地基沿下臥硬土層頂面滑動和地基側向擠出滑動。
3.1沿下臥硬土層頂面滑動的穩定性計算采用《公路土工合成材料應用技術規范》(JTJ/T019-98)中的(3.4.6-1)式。
3.2地基土側向擠出滑動的穩定性計算采用《公路土工合成材料應用技術規范》(JTJ/T019-98)中的(3.4.6-2)式。
4．路堤錨固長度計算
《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》(JTJ017-96)5.5.4條和《公路土工合成材料應用技術規范》(JTJ/T019-98)3.4.7條都指出路堤加筋應進行錨固長度的計算,要材料深入穩定土層中的錨固長度,不得小于按規范算出來的最小錨固長度Lm,土工合成材料的鋪設長度L為滑動面內的長度Ls與錨固長度Lm之和。但在實際軟基處理中應為全斷面鋪設,而不必考慮錨固長度的問題,因為軟基穩定性計算時,特別應注意到滑動圓弧的對稱性,通常計算成果中都只考慮滑動圓心在邊坡左側的情況,但邊坡右側應會發生相同情況,要兼顧考慮。路基全斷面加筋, 路基的整體穩定才會有足夠安全的保障,由此《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》(JTJ017-96)的6.4.3.1條對此作了補充,要求按照路堤底寬全斷面鋪設, 具體設計、施工時應按此條執行。
5.加筋路堤的設計
土工合成材料加筋路堤的設計步驟如下:
5.1根據現場情況,《公路土工合成材料應用技術規范》( JTJ/T 019-98)的3.3.1條和圖3.3.1-1~3.3.1-3擬定加筋材料鋪設方式。
5.2根據加筋目的、位置初步確定加筋材料, 此材料應經過握持強度、刺破強度、梯形撕裂強度、CBR頂破強度等試驗, 滿足《公路土工合成材料應用技術規范》(JTJ/T019-98)中3.3.1~3.3.5條的要求。
5.3根據規范中規定的原則:多層土工合成材料加筋路堤,各層土工合成材料之間的間距不宜小于一層填土最小壓實厚度, 且宜≯≯60cm,初步確定加筋層間距和層數。
5.4根據《公路土工合成材料應用技術規范》式(3.4.4)計算整體穩定性,求得穩定系數最小值。如滿足要求則進行第5步,否則調整鋪設方式、加筋層間距、層數,重新選定加筋材料,再驗算,至穩定系數最小值達到規范要求為止。
5.5在錨固長度方面最好選擇全斷面鋪設,否則按規范的3.4.7條確定錨固長度。
5.6視地基情況按3.4.6條驗算平面滑動穩定性,如滿足要求則進行下一步,否則調整處治方案。
5.7完善邊坡防護、排水等有關措施。
五、軟基路堤加筋施工要點
1.鋪墊砂礫墊層前需按規范清理表面并平整場地,不允許地表存在突出的硬物。
2.土工布在鋪設時,應將強度高的方向置于垂直于路堤軸線方向。曾有設計單位根據土工合成材料鋪設試驗結果分析認為:土工布在地基中的變形不超過1%,平鋪而不張拉僅發揮材料強度的5%左右,這對材料功能發揮是一種巨大的浪費,說明了土工布的鋪設應采取預應力張鋪。預應力土工布張鋪法是在土工布鋪設時預先張拉,施工時用人工將其兩端對拉繃緊,再將2m的回折部分用鉚釘錨固在邊坡上,在其上填筑時配合使用“U”型填筑法。這種做法符合土工布在地基中受力變形的規律,是一種值得提倡的做法, 實踐的效果也比較好。
3.砂礫墊層為排水通道, 為了防止墊層石頭刺破其上的土工布, 墊層不宜使用粒徑過大的石頭,宜用級配良好的粒徑1~3cm砂礫,要求其含泥量＜3%,滲透系數為6×10-2~6×10-3cm/s,結合地基地面實際情況,砂礫墊層底面要求略向路基邊緣傾斜,以利于排水,并以震動壓路機碾壓使之密實。
4.土工合成材料之間的聯接應牢固。土工布的搭接方式比較簡單,一般分平接縫、蝶型縫和丁型接縫等3種(見圖2)。平接縫施工簡便, 工程中采用較多；釘型接縫和蝶型縫施工相對復雜些,但由于用雙道縫合線, 有較高的強度,且由于它們的折疊部位厚度較大,會更深入填料中,受拉力同時也受到填料對它的阻力, 從而能提供更大的抗拉力,而丁型接縫由于兩塊布纏疊在一起,應是最結實的接縫。土工格柵的搭接通常是用撕裂膜綁扎或U型柱釘錨固,撕裂膜的施工相對簡便,但是搭接部位強度不高,所以重要工程應用U型柱釘錨固。土工合成材料在受力方向連接處的強度不得低于材料設計抗拉強度,且其疊合長度應≮15cm。
5.鋪設土工合成材料的土層表面應平整,表面嚴禁有碎、塊石等堅硬突出物；在距土工合成材料層8cm以內的路堤填料,其最大粒徑≯6 cm。
6.土工合成材料鋪設后應及時填筑填料,以避免其受到陽光過長時間的直接暴曬。一般情況下, 間隔時間不應超過48 h。
7.土工合成材料上的第一層填土攤鋪宜采用輕型推土機或前置式裝載機。一切車輛、施工機械只容許沿路堤的軸線方向行駛。
8.對軟土地基, 應采用后卸式卡車沿加筋材料兩側邊緣傾卸填料,以形成運土的交通道,并將土工合成材料兩端壓實。填料不允許直接卸在土工合成材料上面,必須卸在已攤鋪完畢的土面上,再由推土機將土往前鋪；卸土高度以≯1m為宜。卸土后應立即攤鋪。填成施工便道后,再由兩側向中心平行于路堤中線對稱填筑,宜保持填土施工面呈“U”形。第一層填料宜采用推土機或其他輕型壓實機具進行壓實；只有當已填筑壓實的層厚＞60cm后,才能采用重型壓實機械壓實。軟基上加筋路堤的填筑速率應符合《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》(TJ017)的有關規定。
9.加筋路堤的邊坡防護應和路堤的填筑同步進行。在夏季施工防護工作,應及時對坡面的土工合成材料采取臨時保護措施,以免土工合成材料被陽光長時間暴曬。
結語
土工合成材料加筋的軟土路基處理方法具有工期短、施工方便、效果顯著、耐久性較好、環保等特點, 具有很高的推廣應用價值。
參考文獻：
[1]JTJ/T019-98,公路土工合成材料應用技術規范[S].
[2]JTJ017,公路軟土地基路堤設計與施工技術規范[S].
[3]劉玉卓.公路工程軟基處理[M].人民交通出版社,2004.
土工合成材料的功能范文4
關鍵字：復合土工材料； 水利工程；應用
Abstract: The composite geotextile material is a general term for synthetic materials for civil engineering applications. As a civil engineering material, which is based on synthetic polymers (such as plastic, chemical fiber, synthetic rubber, etc.) as raw material, made of various types of products, placed within the soil and surface, to strengthen or protect the soil. Because of its filtration, drainage, seepage, and scour protection and soil reinforced reinforcement, soil isolation effects are widely used in water conservancyKey words: composite geotextile material; water conservancy projects; application
中圖分類號：F407.9 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012）02-
土工合成材料是應用于巖土工程，以高分子聚合物合成材料制成的各種產品的統稱。因其具有反濾，排水、防滲、防沖和土加筋加固、土層隔離等作用，而被廣泛用于水利工程。
一、復合土工材料的含義
復合土工材料是土木工程應用的合成材料的總稱。作為一種土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纖、合成橡膠等）為原料，制成各種類型的產品，置于土體內部、表面或各種土體之間，發揮加強或保護土體的作用?！锻凉ず铣刹牧蠎眉夹g規范》將土工合成材料分為土工織物、土工膜、土工特種材料和土工復合材料等類型。土工特種材料包括土工膜袋、土工網、土工網墊、土工格室、土工織物膨潤土墊、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）等。土工復合材料是由上述各種材料復合而成，如復合土工膜、復合土工織物、復合土工布、復合防排水材料（排水帶、排水管）等。
二、復合土工材料的分類
應用到水利工程中的土工合成材料主要有土工織物、土工膜，土工特種材料和土工復合材料4大類。
1、土工織物
土工織物是將合成纖維以不同方法制成透水性的土工合成材料，按制造方法不同，可分為織造型和非織造型土工織物。織造型土工織物又分編織、平織和針織，它們是由單絲或多絲織成的，或者由薄膜形成的扁絲編織成的布狀卷材；非織造型土工織物由短纖維或噴絲長纖維按隨機排列制成絮墊，經機械纏合(針刺)或熱粘或化學粘合而成的布狀卷材(即無紡布)。
2、土工膜
土工膜是20世紀70年代出現的，它是由聚合物或瀝青制成的一種相對不透水卷材。取用聚合物需要在工廠采用吹塑，壓延或涂敷法制造；用瀝青則可在現場或廠內以噴涂或浸漬法形成。
3、土工特種材料 土工特種材料包括土工格柵、土工帶、土工格室、土工網、土工石籠、土工管，土工模袋、三維網墊、EPS等，均由聚合物按需要分別以不同加工方法制成。
4、土工復合材料
土工復合材料包括復合土工膜和復合防排水材料，均由兩種或兩種以上土工合成制品復合或組合而成，如復合土工膜由土工膜與土工織物經加熱滾壓而成，主要是為了增加材料的強度。承受更大的荷載，復合防排水材料由排水帶、排水管、排水防水材料等組成，
三、工程作用及其應用
1、加筋作用
加筋作用是指在土體中的一定部位埋設水平方向的土工合成材料，也稱加筋材料，將土體壓實后，土與加筋材料密切結合成一復合土體(加筋土)，當在復合土體表面施加荷載時，由于加筋材與周圍土之間有較大的摩阻力(有時尚有咬合力)，限制了土的側向變形，相當于在土體側面上施加了約束力，從而提高了土體的承載能力，增加了土體的穩定性。這種作用在水利工程中能夠穩定、限制各種結構中的巖土體在長時間使用過程中的位移發生，并能使作用在土壤的局部應力傳遞或分配到更大的面積上，增加土體和土工布之間的摩擦阻力。
一般地，土工織物，塑料拉伸土工格柵、經編土工格柵、玻纖土工格柵和土工網可以作為水利工程中的加筋材料。土工合成材料加筋效應主要有：筋材的抗拉作用、筋土界面相互作用和應力擴散作用等，而在多層加筋的情況下，應分別考慮筋土界面的摩擦作用(即各層筋土界面作用對填料產生側向約束作用)和最下一層筋土界面作用產生整理的界面剪應力對其下面土體產生的附加水平約束作用(提高土體的穩定性和承載力)。
2、防滲作用
防滲是防止流體滲透流失的作用，也包括防止氣體的揮發擴散。水利工程中要修建大量的擋水蓄水、引水和輸水等建筑物，均有防滲、防漏的要求。利用土工合成材料中的弱透水材料可防止液體滲漏、氣體揮發以保護環境或建筑物安全。用于防滲的土工合成材料主要有土工膜和復合土工膜，后者應用更為廣泛，更能適應各種復雜工程的情況。
3、防護作用
防護是指為了消減自然現象、環境影響和人類活動對堤坡和岸坡造成的危害，而采取適當的防護措施，土工合成材料的發展，為岸坡防護提供了新的途徑。在被保護的土面上覆一層有良好反濾性能的土工織物，壓上一定蓋重，即可有效地保護岸坡不受水流和波浪等的破壞，可代替傳統的護坡材料。
4、隔離作用
土工布可將不同的土質結構進行分離，形成穩定的分界面，使各層結構分離，按照要求發揮各自的特性和整體作用，以避免相互混雜產生不良效果。在土石混合壩中，可作為隔離不同的筑壩材料。在裂隙發育的巖基或卵石地基修筑土石壩，可用作壩體與地基之間的隔離。
5、反濾作用
在水工建筑物中，當土中水從細粒土流向粗粒土，或水流從土內向外流出的逸出處，需要設置反濾層，否則土粒將受水流作用而被帶出土體外，土粒過量流失會造成管涌和流土破壞。傳統采用砂礫粒作為反濾材料，一般采用粒徑不同的砂礫石分2-3層鋪設，施工工藝較復雜。土工織物的過濾功能和傳統的顆粒層完全相同，工程上可以取而代之。它可在地下水滲流作用下，既防止土顆粒過量流失而造成破壞，同時又使水流順利排泄，以免由于孔隙水壓力升高而造成土體失穩。
6、排水作用
土工合成材料的功能范文5
關鍵詞：道路橋梁；施工；軟弱地基；處理；技術措施
中圖分類號：U448.14文獻標識碼： A 文章編號：
軟土地基危害較大， 一旦處理不及時或處理方法不當， 都會造成道路出現不同程度的沉降， 甚至整個路基出現破損現象。隨著科學技術的不斷更新,越來越先進的地基處理技術、優質材料也不斷的出現， 但是不論是先進技術還是優質材料， 都需要人們在施工過程中欲與嘗試， 只有做到地質條件勘測精確， 才能保證設計施工方案完善合理， 因地制宜地選擇合理方法， 用最小的投資達到更高的效益。
一、軟弱地基對道路橋梁產生的危害
1、沉降量過大
由于路面軟弱地基土路面施工前未充分固結、軟弱地基未處理或者處理不當，在使用過程當中，由于路面基礎施加的壓應力，致使路面在使用過程當中發生的沉降逐漸積累，達到一定的程度便會使路面的有效凈空，底下發生積水、淤塞。嚴重時，底下土體甚至可能產生剪切破壞，路面發生相應嚴重的沉降，路面失去其使用功能，路基、路面也隨之產生相關的破壞。
2、縱向不均勻沉降產生路面中部凹陷
根據有關路面基底土壓應力的有限單元法計算數據，其基底壓應力逐漸增大，若軟土路面地基處理不當，隨著沉降的積累和路面、路面中部沉降差距的加大，道路兩邊高，中間低的現象將越來越明顯。這將降低路面的有效凈高，造成路面中部淤塞、積水等。
3、節段錯臺
路面相臨節段之出現不均勻沉降而產生錯臺，在一般情況下錯臺并不明顯、不影響使用，但在軟土地基上修筑的道路，這種現象就可能要嚴重得多。由于路面在縱向的受力不均勻，導致相鄰兩段基礎對軟土地基的壓應力不均等，造成相鄰兩節段的沉降值不均等而出現錯臺；路面在沉降縫處相鄰兩段分別位于不同土質的基礎之上，在基底壓力作用下，不同土質表現出不同的壓縮性，兩節段的沉降量就不同，從而導致兩節段錯臺。
4、路面結構本身的破壞
由于地基的不均勻沉降，導致路面的附加應力增加，附加應力達到一定的程度便會造成路面結構本身與開裂破壞；若因路面的地基變形造成路面的節段之間邊角剛性接觸，還會造成應力集中而產生局部破壞。
5、路面建筑的破壞
由于在路面的設計和施工時，路面建筑的基礎處理往往容易被忽視，因而容易造成路面建筑病害較路面本身容易處理，但也會增加維修費用、影響其使用功能甚至使路基局部因失去建筑的支撐而發生小規模的破壞。
二、道路橋梁施工中的軟弱地基處理技術措施
1、 換填土處理法
換填土處理法，就是當道路橋梁地基無法滿足所應有的承載力和穩定性，而且軟土層的厚度不大情況下，對軟土層進行采挖，然后根據實際需要分層填充穩定性較好的材質，如砂石、灰土、爐渣、粉煤灰等，并進行強夯打壓，加大地基的密度，提高地基承載力，降低沉降量，加快軟土地基的排水固結，使原來的軟土地基在改造后符合建筑施工的設計要求，從而保證工程施工的安全性。換填土處理方法依據的原理是土層的附加應力分布規律。這種方法，主要適用于土質不均勻、排水較差的軟土地基。
2、管樁加固法
管樁加固主要是通過現場灌注鋼筋混凝土管樁完成的，這種管樁主要是利用大直徑長螺旋現澆薄壁筒樁鉆機和現澆混凝土薄壁管樁機制成的，是當前樁基工程中一種較新的樁型。利用樁筒的內壁和土體相互結合，使整樁和土體的摩阻力得到加強，進而提高了單樁的承載力。其優點是：成樁質量好、高效快速的施工、較好的耐久性和經濟性、承載力高、對多種土層都適用，并且還具有保護環境的意義。
3、塑料排水板加固法
使用塑料排水板對軟土地基進行加固，是一項道路橋梁施工中一項較新的工藝與處理技術，具體是用機械在軟土層中插入不同深度的塑料排水板，之后再利用預壓荷載的作用，沿著塑料板使軟土地基內的水份向上滲入到砂墊層中，實現軟土地基加固的目的，進而使地基的整體承載力得到提高。近幾年來，塑料排水板加固法在水上工程中得到了越來越廣泛的應用，同時其打設深度也越來越深。這種該方法具有低造價、效果好、施工簡單的優點，而且其具有較為成熟的經驗。
4、 灌漿法
灌漿法指利用高壓旋噴法、粉噴法、電化學原理等方法， 將水泥漿、水泥砂漿等灌漿漿液， 或者化學材料如硅酸鹽等注入地基裂縫。灌漿法可以明顯的改善軟土地基。粉噴法因施工較為簡單， 比較常用。采用粉噴法施工， 鉆機性能必須要好， 鉆機要按照設計要求就位。施工前， 要嚴格審核圖紙看準樁孔位置， 樁孔位置要與圖紙位置保持一致， 其偏差不得大于50mm。垂直方向上的偏差也不得大于百分之一點五， 應嚴格控制噴粉的時間、停粉的時間及水泥噴入量， 以確保粉噴樁的有效長度。在施工后要做好施工日志， 詳細記錄孔位、孔深、用水量等。對于實際工程中由于技術環境等因素導致不能完全按照實驗室方法進行的， 需要對具體情況進行具體分析。由于各種條件的限制， 地下勘探就越來越重要， 所以必須做到勘測到位、確保完善，以便于確定出現的問題和具體處治措施。
5、鋪設土工合成材料
土工合成材料的質量應合乎設計或者規范的要求。在運用土工合成材料加筋的路堤填筑正式開工前，應結合工程先修筑試驗路段，以指導施工。鋪設土工合成材料應按圖紙施工，在平整的下承層上全斷面鋪設。鋪設時，土工材料應拉直平順，緊貼下承層?？蛇\用插釘等辦法固定土工合成材料于填土下承層表面。土工合成材料在鋪設時應將強度高的方向置于垂直于路堤軸線方向。應保證土工合成材料的整體性，當運用搭接法連接時，搭接長度宜為300～900mm；運用縫接法時，縫接寬度應不小于50mm；運用粘結法時粘結寬度不應小于50mm,粘合強度應不低于土工合成材料的抗拉強度。鋪設土工合成材料的土層表面應平整，表面嚴禁有碎、塊石等堅硬凸出物；在距土工合成材料層80mm以內的路堤填料，其最大粒徑不得大于60mm。
土工合成材料攤鋪以后應迅速填筑填料，以避免其受到陽光過長時間的直接暴曬。填料應分層攤鋪、分層碾壓，所選填料和其壓實度應合乎規范規定的要求。土工合成材料上的第一層填土攤鋪宜運用輕型推土機或者前置式裝載機。一切車輛、施工機械只容許沿路堤的軸線方向行駛。對于軟土地基應運用后卸式卡車沿加筋材料兩側邊緣傾卸填料，以形成運土的交通便道，并使土工合成材料張緊。填料不允許直接卸在土工合成材料上面，必須卸在已攤鋪完畢的土面上；卸高度以不大于1 米為宜，以免造成局部承載能力不足。卸土后就立即攤鋪，以免出現局部下陷。填成施工便道后，再由兩側向中心平行于路堤中線對稱填筑，第一層填料宜運用推土機或者其它輕型壓實機具進行壓實，只有當已填筑壓實的墊層厚度大于60mm后，才能運用重型壓實機械壓實。雙層土工合成材料上、下層接縫應交替錯開，錯開長度不應小于500mm。施工過程中土工織物不應出現任何損壞，以保證工程質量，否則應予更換重鋪。
總之，道路橋梁施工中的軟弱地基處理只有對存在軟土地基的場地地質詳細勘察，查清場地地形、地貌以及水文地質情況，精心設計，反復研究，根據不同的工程性質和地質特征，比對方案，采取最佳處置辦法，才能設計出安全、合理、經濟的公路和橋涵。
參考文獻：
[1]盧同掄. 公路軟土地基處理方法探析[J]. 中國高新技術企業， 2010（9）： 142-143.
土工合成材料的功能范文6
關鍵詞 土石壩防滲設計土工膜
引言:
土石壩是普遍采用的一種壩型。由于土石壩是由散粒體材料填筑而成，顆粒間有孔隙存在，在水壓力的作用下，水流必然會沿著壩體土料、壩基土料、壩肩兩岸地基中的孔隙向下游滲透，造成壩體、壩基和繞壩的滲漏。鑒于土石壩設計中對滲透破壞的考慮,應采取一定的工程措施,減小因滲透造成的對土石壩的危害。目前，土工膜防滲技術在我國土石壩中的應用已漸趨成熟。特別是近年來，在新建的中低土石壩、病險土石壩以及堤防的除險加固中等應用較廣。本文將通過對土石壩防滲基本情況的說明,土工膜在土石壩中的應用,給解決因滲透水流造成的對土石壩的滲透破壞問題提出一些僅供參考的解決方法。
一、土石壩及其基本情況
土石壩是利用砂、土、砂礫以及石料等壩址附近的當地材料填筑而成的擋水建筑物,因此又被稱為當地材料壩。土石壩是世界上最古老且應用范圍較廣的壩型。
土石壩之所以得到廣泛應用的原因在于:(1)可就地取材,節省“三材”；(2)對壩基要求相對低,對地形、地質條件適應性強；(3)隨著大型高效的土石方施工機械的采用,加快施工進度,縮短建設工期,提高經濟效益；(4)在一般情況下,尤其是在覆蓋層較深時,與其他壩型相比,土石壩的造價往往較低；(5)應用管理方便,便于維修、加固、培厚和擴建；(6)由于巖土力學理論發展,電子計算機技術在土石壩中的廣泛使用,以及土石壩工程的積累,壩體防滲結構和防滲材料得到改進,為建筑高土石壩提供了有利條件,土石壩得到了有利發展。
二、土工膜防滲設計
工程實踐證明，利用土工膜防滲技術進行土石壩的防滲，具有防滲效果好，工程施工簡單，造價低廉等特點。因此，可利用土工合成材料做防滲的工程包括：土石堤、壩的防滲，地基垂直防滲墻及水平鋪蓋，堆石壩及碾壓混凝土壩的上游面防滲體，渠道、蓄水池和水庫的防滲襯砌，水閘及水工隧洞的防滲體，施工圍堰，土壩加高防滲等。
1.土工合成材料及土工膜簡介
土工合成材料是應用于巖土工程的以人工合成的聚合物為原材料制成的一種新型工程材料。土工合成材料在水利水電工程方面的應用主要包括：防滲，排水和反濾，隔離和封閉，護岸和護底工程，加筋和加固，防汛搶險等方面。防滲功能是一種防止水滲透的功能，而常用的防滲材料為土工膜。土工膜是一種以聚合物或瀝青作為材料制造而成的基本不透水的薄膜狀土工合成材料，又稱防滲膜。土工膜防滲結構具有不透水性強，抗凍性好，重量輕，體積小，厚度薄，便于施工和造價低的特點，得到廣泛的應用。
2.土工膜材料選擇
在采用土工膜防滲技術時，對土工膜品質及性能提出以下要求：(1)具備足夠的抗拉強度，能承受施工鋪設時的拉應力和使用期在水壓力作用下不損壞；(2)在設計應用條件下，有足夠長的壽命；(3)在侵蝕性的液體中，有足夠的抗化學侵蝕
能力。選擇時，其除了滿足防滲要求外，還應滿足膜本身強度、防滲性、抗化學侵蝕等方面的要求，而且必須結合工程實際情況，考慮各種薄膜性能、單價、產品質量等方面的因素，經濟技術比較后選定。選定的土工膜必須滿足工程要求，達到技術指標，有特殊工程需要的滿足特殊要求極其相關規定。
3.土工膜厚度的確定
土工膜厚度的確定應依據防滲和強度兩個方面來考慮，其與墊層平整度，材料允許拉應力及彈性模量有關。土工膜厚度的合理與否，是確保土工膜在水壓力下不被刺穿漏水的關鍵因素之一。1998年11月的水利水電工程土工合成材料應用技術規范要求一般選用0.5mm厚度土工膜。不宜選用太薄，太薄易破損，施工保證率小，太薄的土工膜工程質量難以保證，膜上會有非常細小，肉眼看不到的砂眼，小孔洞，應用后會帶來不良后果。隱蔽工程還要求厚度大于0.5mm為更好。土工膜厚度核算公式較多，視工程實際情況選擇合理的計算公式。當墊層土體粒徑d22mm時，一般采用下式進行計算：
3-1
式中--土工膜的厚度，mm；
--鋪設薄膜范圍內的最大水頭，m；
--墊層土壤最大粒徑，mm；
--膜的允許拉應力，kPa；
--薄膜的彈性模量,kPa。
利用土工膜進行防滲時，對計算所得理論厚度，然后考慮其他因素，確定最終的采用值。
4.防滲結構設計
在一般土石壩工程中，為了有效保護土工膜防滲體的正常工作，土工膜防滲結構一般由上面保護層，上下墊層，土工膜，支持層等幾部分組成。支持層是對下墊層和防滲土工膜起到穩定可靠的支撐作用，使土工膜受力均勻，免受局部集中應力的破壞。支持層可用級配良好的壓實砂礫料，壓實土層等材料。下墊層具有保護土工膜不被支持層材料破壞的作用，并使土工膜受力均勻。下墊層可采用細粒土，土工織物等材料。上墊層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，瀝青砂漿等透水且顆粒較小的材料。上層保護層是外界接觸的最外層，具有防御外界水流沖刷，凍冰損壞，紫外線輻射以及膜下水壓力的頂托等作用。上面防護層的結構，層次和材料與工程的重要性，工程規模和使用條件等有關，視工程的具體情況確定合理的設計方案。用土工膜防滲結構防滲一定要做好整體性防滲處理，土工膜要與不透水地基和岸坡嚴密結合，并注意排水問題。土工膜防滲結構如圖1所示。
三、土工膜防滲的施工質量
應用土工膜防滲技術首先必須科學設計，嚴把材料質量關，其次要精心施工，嚴格按照《水利水電工程土工合成材料應用技術規范》操作。施工時要耐心操作，切莫急于求成，忽視質量，鋪膜前應檢查基面是否仍有小石子等。施工中應注意土工膜的保護，以防止損壞和老化，鋪設完畢要檢查薄膜有無破損，是否需要修補，接縫是否緊密。要經常檢查墊層和保護層土料質量、填土厚度、填土夯實質量等。要重視質量監督檢查，嚴格驗收檢驗，每道工序完成需經質檢人員驗收合格后，方可進行下一工序，不合格的要及時返工。另外，要加強運行期間維修管理，發現保護層沉陷、裂縫應及時整修，只有保證保護層斷面完整，才能保持理想的防滲效果。
結束語：
土工膜防滲結構在國內某些工程中獲得成功，證明了土工膜是一種理想的防滲材料。用土工膜防滲結構，簡化了防滲設施的構造，提高了工程防滲能力，縮短了工程工期，降低了工程造價，提高了工程效益。但是作為土石壩整體防滲設計需求，土工膜防滲結構是遠遠不夠的，如前文所述，土工膜一般用于堆石壩的上游壩面防滲體。如何進一步拓寬其使用范圍，與其他防滲措施相結合，按照經濟合理的總體要求，實現土石壩的總體防滲要求。另外，由于土工膜產品的性能，品種和尺寸規模上不能滿足要求，以土工膜為代表的土工合成材料在水利水電工程方面的應用受到一定限制。研究滿足使用要求的高質量的土工合成材料，重視工程實踐經驗，進一步開展在土工膜材料設計施工監測等方面的研究，在工程應用中檢測、科研、設計、施工、管理多方協作，促進土石壩防滲技術以及土石壩的發展。
參考文獻：
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