土工合成材料精选(九篇)
第1篇：土工合成材料范文
【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2篇：土工合成材料范文
土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称，属新型土木工程材料。土工合成材料从学科上分属于高分子材料学科，从应用工程上分属于土木工程。作为一种土木工程材料，它以人工合成的聚合物（如塑料、化纤、合成橡胶等）为原材料，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，具有反滤、排水、隔离、防渗、防护、加筋等多种功能。土工合成材料是继木材、钢筋和水泥的第四种建筑材料。目前，土工合成材料的应用范围已遍及水利、水电、水运、公路、铁路、港口、建筑、采矿、钢铁及军工等工程的各个领域。
土工格栅系土工合成材料中的一种，其按材质不同分为塑料拉伸格栅、钢塑格栅、玻璃纤维格栅和涤纶经编格栅。，它具有优越的加筋性能，可以广泛应用于铁路、公路、水利及环保工程等领域，用于加筋土地基、土边坡、土挡墙、土桥台、河岸和路堤，同时对于边坡生态防护、加筋路面抗裂和高速公路路基不均匀沉降控制起到很好的作用，对于提高工程质量，缩短施工周期，节约工程成本，延长大型基础设施寿命起到了关键性作用。
二、塑料土工格栅
在土工格栅中，塑料土工格栅和涤纶经编土工格栅是应用最广泛的格栅类土工合成材料，也是发展最快的土工格栅产品；而玻纤土工格栅和钢塑土工格栅的应用范围相对较小，发展偏缓。塑料拉伸格栅是用聚丙烯、聚乙烯等高分子聚合物经热塑或模压而成的二维网格状或具有一定高度的三维立体网格屏栅。上世纪80年代初期在英国开发成功，目前国内塑料土工格栅的生产厂家有20多家，但专业塑料土工格栅生产厂家不到10家，所生产的格栅大部分用于公路与铁路铺设及相关挡土墙、边坡防护、桥台等工程。2009年我国塑料土工格栅的消费量达到了1.4亿平方米。
土工格栅市场在四种土工格栅竞争中不断拓展。近年来，土工格栅的用量增长较快。2008年我国土工格栅市场规模20.75亿元。2009年我国土工格栅市场规模达26.07亿元。四类土工格栅中，塑料土工格栅面市时间最早，尽管在经编、玻纤和钢塑土工格栅进入市场时，塑料土工格栅的市场受到了较大冲击，但从近年来的市场接受情况看，随着塑料加工技术的突飞猛进，塑料土工格栅性能大大提升，其优越性能又重新得到市场的认可，市场增长较快。据相关统计，2009年塑料土工格栅市场规模达14.28亿元，在整个土工格栅使用量中所占比例接近55%。
三、土工格栅的市场及应用
土工格栅在工程基建中的作用已得到广泛的认可，根据铁道部、交通部、水利部颁布的《土工合成材料应用技术规范》（GB50290-98）、《铁路路基土工合成材料应用设计规范》（TB10118-2008J532-2006）、《铁路路基工程施工质量验收标准》、《铁路路基设计规范》、《公路土工合成材料应用技术规范》（JTJ/T019-98）、《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》、《公路沥青路面设计规范》、《公路水泥混凝土路面设计规范》、《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225-98）等设计、施工规范文件，土工合成材料及土工格栅可用于涉及交通领域的公路、铁路、民航机场建设等多个领域的施工建设。随着我国在铁路、公路及市政工程市场、水利投资等各项工程上大力投资，土工格栅的需求量将逐年增加。
1）铁路市场
《国家铁路“十二五”发展规划》中提出到到2015年，全国铁路营业里程达12万公里左右，其中西部地区铁路5万公里左右。西部地区城市密度和人口密度较小，铁路建设中路基里程较多，对土工合成材料的需求量会增加。
同时，《国家铁路“十二五”发展规划》提出加强绿色铁路建设，扩大新能源、新产品、新材料的应用，积极推广节地、节材技术，这些要求为土工合成材料提供了机会。
2）公路及市政工程市场
土工合成材料在公路工程中应用比较广泛，公路中主要采用土工合成材料来解决沥青路面反射裂缝病害问题，同时公路中隧道、挡墙比较多，所以应用的土工膜、土工格栅比较多，城市内的市政道路建设也采用土工合成材料，以减少道路返修率。港口建设、航道建设、机场建设等各项建设工程都需要使用土工合成材料，主要使用：土工格栅、非织造布、土工膜等土工合成材料。。
《高速公路“十二五”发展规划》中提出到2015年国地两网高速公路共计通车里程约达14万公里，5年建成国家高速公路网3.5万公里；这些工程项目增加了土工合成材料的需求。
3）水利市场
第3篇：土工合成材料范文
正值汛期，各地堤坝工程险情迭出。在汛期中如何针对不同的险情应用土工合成材料进行抢险防护是一个急需解决的问题。
土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。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、表面或各层土体之间，发挥加强或保护土体的作用。土工合成材料可分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料等类型。土工合成材料不仅具有较高的强度。而且具有抗冲、耐磨、耐腐蚀和重量轻等特点。
我国在利用天然纤维材料和织物进行防汛护堤、抢险、堵口方面已有很久的历史，但利用土工合成材料来防汛抢险还是一项新技术。随着我国经济建设的发展和对土工合成材料功能和特点的逐渐认识、研究、土工合成材料将越来越广泛地应用于水利水电工程的抢险等工程中。
2、防汛、抢险的传统材料和土工合成材料的特点
堤防、涵闸等各类建筑物的安全渡汛主要采取两个层次的措施：第一是防护，就是避免险情发生；第二是抢险，即一旦险情出现，要迅速采取有效措施消除险情。防汛、抢险最常用的传统材料主要为土料、砂料、石料以及草袋、麻包等，它们作为防汛用材已历史悠久，效果良好，仍然是当前防洪、抢险的主要材料。这些材料虽然有来源广、数量多能就地取材等许多优点，但也存在重量重、体积大、运输困难、施工劳动强度大、施工速度慢、工程质量不易保证等不足。
土工合成材料中的土工织物一般都具有较高的强度，单位质量轻、透水性强、防腐及耐磨性好的特点，同量它还具有以下几方面的功能和作用：
（1）排水功能：土工织物能截断与汇集土体中的渗水，并能将渗水沿垂直织物平面或平行织物平面排出土体；
（2）反滤功能：由于土工织物构造上的水力学特性，在它排出渗水的同时，能拦阻土体颗粒不被带出；
（3）隔离作用：土工织物可能把不同性质或不同级配的土石料隔开，以免互相掺杂，从而可以保证施工质量；
（4）对土体的加筋作用：土工织物有较高的抗拉强度，在土体中可以约束土体的应变，提高土体的综合变形模量，减小土体变形，改善土体的受力状况。
土工织物这些功能和特性，可以克服或改善传统材料的缺点或不足。此外，土工织物施工工艺简单，易保证工程质量，施工速度快，工程造价低（与传统反滤材料相比，可节约投资三分之一到二分之一）。因此对于防汛抢险这种时间性非常紧迫的工程，土工织物将成为一种十分理想的新材料，特别对一些缺土缺砂石料的地区更具有特殊的价值。
3、土工织物在防汛抢险中的应用
汛期江河水位高涨，常居高不下，有时还受到大风大浪侵袭，对于堤防薄弱环节，常容易酿成险情。堤坝工程的主要险情有：迎水坡发生大面积塌落，堤坝内出现贯通水流通道和裂缝，下游出现管涌、流土及成片泡泉，下游坡出现大面积散浸，洪水漫顶等。现针对最常见的险情提出抢护方案。
3．1堤坝坍塌险工的抢护
当堤坝上游有大面积塌落险情时，可采用覆盖软体排防护，如图1和图2，这种险情大多要分秒必争地进行抢护。
图1抢险用软件体排结构
1-φ5mm纵向拉筋绳；2-φ10mm缆绳；
3-纺织布条；4-抢险排体；5-φ60cm纵向土枕；图2风浪险工抢护软体排示意图
6-φ5mm定位引绳；7-横枕；8-φ20mm1-木桩；2-堤顶；3-排体；4-压载纵枕；
间距20mm；9-水流方向5-碎石横枕；6-2倍波高
沉排抢险施工方法如下：
（1）展排体。将排体运到险工段，放在对应的堤顶上，并展开。
（2）横枕装载。指抢险队要把装满土的编织袋放在横枕中心线上，折转枕布将对于尼龙绳头捆在一起，就成装土横枕。
（3）滚排成捆。抢险队站在横枕一侧，滚排成捆，后将捆搭到迎水坡堤肩处。
（4）打桩挂排。在纵枕对应的堤顶上打桩4-6根，将纵向拉筋绳拴在桩上，松紧要适度，使排体沉好后，上端超出水面为准。
（5）沉排护险。抢险队面向迎水坡，往下推滚排体，使排体沉到预定位置，并在上游侧拉紧横向拉筋绳，固定排置，避免移位和翻转。
（6）纵向压载。抢险队分成四组，同时向指定竖袋内投入装土的编织袋，直到装出水面为止。
3．2管涌险情的抢护
由于渗流的作用，汛期堤坝及地基基础薄弱处往往发生渗透变形，产生管涌、流土、滑坡等险情，如不及时处理，就将危及堤坝安全。采用土工织物作为滤层，应对可能出现渗透破坏的堤段取土，进行试验计算，确定土工织物型号，然后选购所需土工织物。但在防汛抢险时，有时来不及试验，只能凭经验处理。
使用土工织物对管涌险情的抢护，其施工方法是：
（1）将泉眼周围或严重散浸的地面整理平整，清除草皮杂物以及尖角石块。
（2）如泉眼较小，可以用整块的土工织物盖住泉眼，如泉眼较大或连片泉眼，则应将土工织物互相搭接并用线缝起来，或采用化学粘合。搭接宽度一般为15-20cm。在松软的土基或水下施工时，搭接宽度应取40-60cm。
（3）将土工织物盖在泉眼上面，即以重物将其固定，再由周围向中央压易透水的2-4cm粒径的小卵石或小石子，厚度30-50cm。石子上面再压块石或混凝土块，最后形成中心高，四周低的压重体。
（4）铺放土工织物的面积取决于泉眼的大小和严重渗水段的范围，其面积应大于需要保护的渗水范围0.5m以上，土工织物施工如图3所示。
图3管涌险情的抢护示意图
施工时应注意以下两点：
第一，当管涌处水压较大，土工织物覆盖其上后，往往被水柱顶起来，一般说，这是压重不够，应当继续填压石子，也可以用草袋装石子压上去，直至压平为止。
第二，当有些冒砂孔比较大时，将土工织物盖在上面，加压重后就会凹下去，甚至会将土工织物撕破。遇于这种情况，应当在孔内先用大石子，小石子瓜子片将孔洞填平（可略高于附近地面3-5cm）以分散集中的渗流。在瓜子片，石屑上面铺放土工织物并按前述办法加压重。
土工织物铺放以后，开始由于土体中微粒子被渗水夹带出来，水色变浑浊，历经一段时间后，若水质变清，说明此时土体内部颗粒不再流失，土工织物已起导渗作用。
3.3大面积散浸险情的抢护
有些土堤、坝构筑土料杂乱或施工质量差，挡水以后，随洪水位升高，水压增大，浸润线相应抬高，其渗漏也随之出现，最后水流从背水坡渗出。若渗流量过大，出现浑水，背水坡松软，有滑坡，塌陷等险情时，宜用土工织物反滤排水，以稳定坝身。土工织物用于土坝散浸排水方法有两种，一是用土工织物作贴坡排水，二是堤坡开挖导渗沟，沟内放土工织物，上面填塞小石子。
3.3.1贴坡排水法
使用土工织物作贴坡排水，一般应考虑以下因素：
（a）土工织物的物理特性（开孔大小和分布、厚度、压缩性）；
（b）被保护土的物理力学特性（颗粒大小分布、孔隙率、渗透系数）；
（c）水力条件（渗透方向是单向或往复渗透）
（d）作用于土工织物上的力及土工织物应具备的抗拉抗压、撕裂强度等。
用土工织物贴坡排水的施工方法是，先整平堤坡，或用砂填平，然后平铺土工织物。土工织物一般铺设在比逸出点高0.5-1m以上。然后在土工织物上铺放石子，石子上面可以放块石。施工时，不穿带钉子的鞋子作业，以免将织物扎破。织物之间搭接用线缝或用化学粘合剂粘合，搭接宽度一般为15cm左右，如图4。
图4贴坡排水法示意图
当渗透水通过土工织物排出以后，可以在堤脚开挖一条导渗沟，将集流引出，同时沟内也铺放土工织物。排水沟要开挖平整，土工织物要紧贴排水沟底和两侧，并与堤坡，坝坡的土工织物搭接粘牢，最后在沟内填放石子和片石压重。
3.3.2开挖导渗法
其施工方法是：从浸润线逸出点沿坡面至堤脚开挖若干横向沟（即垂直于堤身纵向轴线）沟的间距一般5m左右，沟深0.3-0.5m，宽0.3-0.8m，沟内必须开挖平整，然后铺放土工织物，在织物上面放小石子。土工织物放入沟内要预留一定宽度的织物在沟外，而且留在沟外的织物需盖上草席，以减少日光照射。如图5。
图5开挖导渗法示意图
4、结论与建议
（1）塌岸险工抢护、管涌、下游坡散浸、开沟导渗等险情抢护，排体透水编织布效果较好。
（2）用土工织物防汛抢险，汛前必须缝制好各种抢险排体。根据可能出现的各种险情，相应备好抢险排体，一旦遇险就可立即抢护。否则会贻误时机，造成不必要的损失。
（3）防汛备用土工织物材料，应按险情种类的需要去准备。
第4篇：土工合成材料范文
【关键词】 土工合成材料 软土 不均匀沉降
1 软土的定义和特性
软土是自然历史的产物，是随着古地理、气候、沉积环境的变化而形成的。一般是指在滨海、湖泊、谷地、河滩沉积的天然含水率大于30%，其液限一般在34%--43%的范围内，塑性指数大部分在15―20之间，天然空隙比大于1的土。如淤泥和淤泥质土，以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土。
由于软土的生成环境及粒度、矿物组成和结构特征，结构性显著且处于形成初期，故具有以下物理力学特性：
（1）颜色以深色为主，粒度成分以细颗粒为主，有机质含量高；
（2）天然含水量高，容重小，天然含水量大于液限；
（3）天然孔隙比大，一般大于1.0；
（4）渗透系数小，一般小于10-6cm/s，沉降速度慢，固结完成所需时间长；
（5）粘粒含量高，塑性指数大；
（6）高压缩性，压缩系数大，基础沉降大，般压缩系数大于
0.5MPa-1；
（7）强度指标小，快剪凝聚力小于l0kPa，内摩擦角小于50；固结快剪的强度指标略高，凝聚力小于15kPa，内摩擦角小于100度；
（8）灵敏度高，灵敏度一般在2―10之间，有时大于10，具有显著的流变特性。
（9）在荷载作用下一般会产生较大的沉降变形或失稳。
2 土工合成材料的分类及性能指标
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。
一般将其分为土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料等。
表征土工合成材料的性能指标一般可分为物理性能指标、力学性能指标、水力性能指标、土工合成材料与土相互作用指标及耐久性指标等。
3 土工合成材料在软土路基加固中的作用机理
3.1 约束地基侧向位移，提高地基承载力
土有一定的抗压强度，但抗剪强度很弱。土工合成材料在垂直荷载作用下，地基产生压缩沉降和侧向位移，此时土工合成材料受拉，故而能支承部分竖向荷载，土工合成材料与地基之间的摩阻力还可约束地基侧向位移从而提高地基的承载力。
3.2 隔离、分散应力
铺设在软弱地基上的土工合成材料将上部填料与地基土隔离开来，具有的抗拉强度和良好的变形性能，使得填料与地基土的接触部分具有相对刚度，从而将上覆荷载较均匀地分散到较大范围的地基上，提高了地基承载力。工程实践证明，控制加载速率的条件下，铺设土工布后地基承载力比天然地基承载力提高约12.8%。同时，在不同性质的填料分层面上，铺设土工合成材料使不同性质的填料互不掺杂，保持其结构性能。
3.3 防渗、排水
土工膜和复合型土工膜（两布一膜等）具有防止水流渗透的良好性能，它们通常被当作土工结构物的防渗层。土工合成材料的排水作用表现在它能使土体中的水分汇集到它的表面并沿着这个表面排出。在沼泽、盐渍土等软弱地基处理中通常利用土工布来隔断毛细水或地下水上升。
3.4 边坡加固
边坡加固作用表现为两种形式，一是将土工合成材料铆钉在边坡的表面，结合边坡绿化等措施实现边坡防护功能，二是将特定的土工合成材料平铺到边坡内部一定的深度，借助材料的抗拉强度来加固边坡。在膨胀土路基设计或既有路基加宽设计时，通过在边坡一定深度内分层铺设土工格栅等具有一定抗拉强度和变形性能的土工合成材料来加固边坡。
3.5 减小不均匀沉降
通常土工合成材料与碎石层共同作为一层，这层具有与路堤本身和软土地基不同的刚度，通过这一垫层将堤身荷载传到软土地基中去，它既是软土固结的排水面，又是路堤的柔性筏基，因此可使地基变形均匀，且路堤中心沉降量比不铺土工合成材料时要小。
4 设计检算
4.1 稳定性验算
土工合成材料加筋路基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不得小于表l规定的值。
4.1.1 加筋路堤整体稳定性
加筋路堤稳定性分析的计算方法，常采用圆弧条分法进行。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。计算常采用瑞典法和荷兰法两种计算模型。瑞典法计算模型是假定土工合成材料的拉力总是保持在原来铺设方向。如图1所示，则安全系数最小值和相应的临界滑动面可按下式计算：
（1）
式中：-第i土条土重，KN/m
-第i土条土体粘聚力，kPa
-内摩擦角
-第j层土工合成材料设计抗拉强度，KN/m
-第i层土条所受地震水平力，KN/m
其余符号含义如图1所示。
4.1.2 加筋路堤的堤身稳定性
采用圆弧条分法按公式（1）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，求得安全系数的最小值和相应的临界滑动面。
4.1.3 加筋路堤的平面滑动稳定性
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圩堤与地基沿下卧硬土层顶面滑动和地基侧向挤出滑动。
（1）下卧硬土层顶面滑动的稳定性计算采用式（2），其相应的计算图如图2所示。在计算中应假定d、C点位于堤脚线，变换线位置形成不同的滑动面，求出安全系数的最小值。
（2）
式中：-ab面的主动土压力，KN/m
-cd面的被动土压力，KN/m
-硬土层侧面的抗滑力，KN/m
Q-作用于土体abcd上的地震水平力，KN/m
（2）地基土侧向挤出滑动的稳定计算采用公式（3），其相应的计算图示如图3所示。在计算中应假定abcd土体不同位置以及不同的b、C两点距离，求出安全系数的最小值。
（3）
式中：分别为地基软土层与土工合成材料界面的粘聚力和摩擦角。
Q为作用于土体abcd上的地震水平力，KN/m
其余符号意义相同。
4.2 复合地基承载力计算
软土地基在铺设土工织物后地基极限承载力为以下三项之和，即为没有铺设土工织物时，原天然地基的极限承载力；在荷载作用下，地基的沉降使土工织物发生变形而承受拉力所产生的垂直分力；土工织物阻止隆起而产生的平衡镇压作用的效应.土工织物加筋复合地基的极限承载力计算公式：
（4）
式中：-土的粘聚力
-地继承载力
-土工织物的抗拉强度
-基础边缘与土工织物的倾斜角
-地基底宽
-地基形状系数
-复合地继承载力
-地基变形当量半层
4.3 土工合成材料铺设长度计算
加筋路堤中，土工合成材料深入到稳定土中的锚固长度，不得小于最小锚固长度，最小锚固长度采用公式（5）计算。
（5）
式中：-最小锚固长度，m
-土工合成材料设计抗拉强度，KN/m
-锚固安全系数，对于无粘性土取1.5，粘性土取2.0
-作用在某层筋材上的覆压力，kPa
-土与土工合成材料的界面摩擦系数，当计算的锚固长度小于2.0时，取为2.0。
土工合成材料的铺设长度 L为滑动面内的长度与锚固长度之和，即：
L=+……………………………………………………（6）
5 结语
土工合成材料具有以下的优点：经济，资料表明通常情况下，采用土工合成材料比传统方法节约30% 以上的投资；施工工艺简单，进度快，轻便，劳动强度低，无须特殊机械；材料生产工厂化，材料来源基本上不受地域限制；质量控制标准化，易检测，易储存，易运输；功能复合，效果突出，适用领域更加广阔；环保，施工无噪音，对水源、大气污染小。基于这些优点土工合成材料在软土地基的加固中得到了广泛的应用，但作为一种新型的合成材料对其性能以及施工工艺还有待于进一步的认识和探索。
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第5篇：土工合成材料范文
关键词：土工合成材料；水利工程；应用；分析
Abstract: soil synthesis material has light quality, high strength, integral sex is strong, wear-resisting, is not easy to decay, and construction, simple, easy to transport and material sources such as rich advantages, have been widely used in water conservancy project. For geosynthetic materials in water conservancy engineering application are discussed in this paper.
Keywords: geosynthetic materials; Water conservancy projects; Application; analysis
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：
1土工合成材科在水利工程方面的应用
1.1混凝土坝防渗。
防止混凝土坝结构渗漏的增加，现行的方法是放空水库后，在混凝土坝的上游面粘贴土工膜。沿垂直方向每隔2m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。设置土工网格的目的是收集渗过土工膜的水。土工膜用于该目的已有15年。据报道，它最早用于意大利，目前在全世界得到普遍的采用。
1.2土石坝防渗。
土工膜以及复合土工合成材料和粘性土形成的衬砌，已被用在土坝或土坝的上游面作为防渗体。土工膜应妥善防护，防止刺破，并妥善锚固。
1.3隧洞防渗。
现行的方法是将土工膜用于永久性混凝土里侧的防渗体，与针刺的、较厚的无纺土工织物一起，将水导入设在隧洞底脚的排水出口，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。因此，现在的进展集中在施工方法的改进上。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。
1.4渠道防渗。
渠道防渗常采用复合土工膜进行渠道防渗衬砌。复合土工膜铺设分渠底铺设、坡面铺设两个部分。铺设_期去：沿渠道轴线方向水平滚铺；坡面铺设在坡面验收合格后，从顺坡面轴线方向滚铺，与渠底的复合土工膜连接采用丁字形连接。复合土工膜的上面均匀铺设l0cm砂垫层，找平拍实后铺设10cm混凝土。坡面复合土工膜铺设合格后应及时铺卜垫层压盖，防止风吹及复合土膜暴晒老化，同时做好混凝土护砌，加强复合土工膜的保护。用沟槽或夹条将复合土工膜和渠道非淹没区连接、锚固。
2土工膜防渗施工工艺原理及流程
2.1施工工艺原理
土工膜规格型号150g／O.2 mm／150g针刺短线涤纶两布一膜(PE膜)，是一种土工合成材料，具有较好的防渗效果。其防渗原理：一是将土工膜铺设在需要进行防渗处理渠道坡面上，利用自身的连接形成整体坡面防渗体：二是使坡面铺设的土工膜的下部与渠底坡脚铺设的土工膜进行焊接，使土工膜与坡脚混凝土防渗板形成一整体：三是土工膜上部嵌入坡项混凝土压帽墙下，使渠底混凝土防渗板、坡面土工膜、坡顶混凝土压帽墙形成一个完全封闭的整体防渗体系。
2.2施工工艺流程
土工膜铺设应在渠道迎水面坡面平整度、压实度均达到设计要求，并经监理工程师验收合格后进行。土工膜施工工艺流程如下：
施工准备一土工膜铺设一土工膜焊接一质量检验一砂浆垫层的找平一浆砌混凝土预制板一验收
3土工膜施工方法
3.1施工准备
清除渠道坡面上的尖角杂物，欠坡回填夯实、富坡削坡挖平后经监理验收合格，为土工膜铺设提供工作面。
3.2土工膜的铺设
（1）铺设方法
土工膜铺设分渠底坡脚铺设、坡面铺设两个部分。渠底坡脚铺设应在渠底浆砌块石垫层施工结束，验收合格后进行。铺设方法：沿渠道轴线方向在坡脚处水平滚铺。坡面铺设在坡面验收合格后，从堤顶到堤脚沿渠道轴线方向缓慢展铺，下部与渠底坡脚先前铺设的土工膜搭接，上部留出30―50cm准备压入渠顶混凝土压帽墙下。
（2）技术要求
铺设应在在干燥、暖和天气进行。为了便于拼接，防止应力集中，土工膜铺设采用浪形松驰方式，富余度约为1.5％。摊开后及时拉平、拉开，要求土工膜与坡面吻合平整，无突起褶皱，施工人员应穿平底布鞋或软胶鞋，严禁穿钉鞋，以免踩坏土工膜。施工时如发现土工膜损坏，应及时修补。
3.3土工膜的拼接
（1）拼接包括土工布的缝接、土工膜的焊接。
（2）土工膜焊接采用热熔焊法施工，严格控制焊接质量。焊接质量的好坏晕土工膜防渗性能成败的关键。因此，土工膜焊接应由生产厂家派专业技术人应由生产厂家派专业技术人员到现场操作，指导，培训，采用专用焊接设备ZPR一210V型热合土工膜焊接饥焊接和手提式封包机缝接进行。
(3)焊接流程：
铺膜一焊膜一缝底层布一翻面铺好一缝上层布
(4)焊接工艺：第一幅土工膜铺好后，将需焊接的边翻叠(约60cm宽)，第二幅反向铺在第一幅膜上，调整两幅膜焊接边缘走向，使之搭接10cm。
(5)焊接前用电吹风吹去膜面上的砂子、泥土等脏物，保证膜面干净。在焊接处垫一条长木板，以便焊机在平整的基面上行走，保证焊接质量。正式焊接前，根据施工气温进行试焊，确定行走速度和施焊温度，一般掌握行走速度1.5―2.5m／s，施焊温度为220―300℃。拼接焊缝两条，每条宽l0毫米，两条焊缝间留有l0毫米的空腔，用此空腔检查其焊缝质量。
3.4土工膜的锚固
（1）土工膜的锚固分上部与渠顶混凝土压帽墙的锚固和下部与渠底现浇混凝土的锚固。上部锚固采用在渠顶混凝土压帽墙基础底部嵌入足够长度土工膜，现浇混凝土压盖形式。下部锚固与现浇混凝土底板连成一体。
（2）技术要求
锚固好坏，关系到能不能组成一个封闭防渗体。下部锚固应待此段渠底浆砌石垫层施工完毕，并经监理验收批准后方能进行。上部锚固待浆砌预制混凝土板完成后进行。
3.5砂浆垫层及预制块铺设
土工膜铺设好后，先在其上面均匀铺设3cm厚Ml0砂浆垫层找平拍实，然后浆砌铺设8cm混凝土预制块，并及时做好养护。坡面土工膜铺设合格后应及时采取措施压盖、固定。
3.6土工膜施工质量控制
土工膜施工质量控制包括进场原材料质量控制、施工操作过程控制、施工完成后质量控制。
4、土工合成材料在施工中应注意的问题
4.1运输、贮存中不得沾污、雨淋、破损，远离火源，周围不得有酸、碱等腐蚀性介质，不得长期曝晒和直立。
4.2材料进场时，应进行抽检。施工时应有专人随时检查清基、材料铺故方向、材料的接缝或搭接、材料与结构物的连接，每完成一道工序应按设计要求及时验收，合格后，方可进行下道工序。
结束语：总之，在施工中要对土工膜和复合土工膜的使用经验不断的总结，要根据土工膜的工作机理、材料特性、工程的特殊和破坏模式，进行设计计算和方法分析。随着土工膜材料在水利工程中的推广应用，应充分了解土工膜材料的性能，施工时严格控制焊接工艺质量，进货产品严格抽样检查，做好施工焊接的检测。
参考文献
第6篇：土工合成材料范文
关键词：土工合成材料； 工程管道；市政工程
中图分类号：TU99文献标识码： A
目前，市政管道工程，尤其是流沙、软土地质地区进行市政管道工程的修建时，常常会发生盲沟管淤堵、路面塌陷、管口脱开漏水等现象，需要耗费大量的财力、人力和物力进行维修。追其原因可以发现，大多数流沙地质条件下发生管道问题是因为在施工期间采取了不恰当的降水措施从而使地基土受到扰动造成的；大多数软土地区出现管道问题都是因为在地基条件相对较差的情况下使用砂石基础的柔性接口管道，后期不均匀沉降致使管道接口破坏从而发生漏水。对于天津地区而言，为配合道路工程建设，很多管槽回填的都是碎石料，当级配不良时，地基会受到一定程度的扰动，甚至会导致路面出现严重的坍塌现象。土工合成材料的原料是人工合成的聚合物，例如合成橡胶、化纤、塑料等，将它们做成产品，放到各种土体间或者土体的表面或内部，可以起到保护土体、使土体防渗、排水、隔离、反滤功能增强的效果。土工合成材料的广泛应用和迅速发展，使市政管道工程难题的解决又多了一个新方法。
1、土工合成材料在盲沟排水设施建设中的应用
对于盲沟排水设施而言，其主要存在于明开槽施工降水工程、填埋场库区以及挡土墙和地道工程建设之中。在确保级配良好的条件下，砂石料在滤水管周围进行回填施工，并将其作为反滤层，这是最传统的盲沟排水方法之一。实践证明，因盲沟管的断面非常的小，所以整个施工过程中，反滤料级配很难受到有效的控制，而且当盲沟管发生堵塞问题时，会影响工程运行效率。
现如今，由于土工合成材料的发展极为迅速，出现了很多新的产品，在工程中已经使用土工织物和塑料盲沟管材进行盲沟排水，塑料排水盲沟管具有很强的适应不均匀变形的能力和抗压能力，孔隙率可以高达90%，将其与土工布的反滤功能有机的结合在一起，最常用的方法就是将土工合成材料沿侧壁、槽底铺设，将10厘米的级配砂石料铺设到它的上面，然后铺设塑料盲沟管材，在管顶以上15厘米处回填级配砂石料，在回填的级配砂石料顶面将土工合成材料搭接封闭，如图1所示，按照具体工程在其上进行回填。这里的土工合成材料起到了保土和反滤的功能，同时还排水能力也很强。如果工程有较高的要求，可以将一层土工织物包覆到排水管的外侧。现在也有塑料盲沟管和土工布的复合成品管材。
2、流砂土质区管道病害常见的原因
流砂是一种地质现象，它常常发生在地基被渗透破坏的不良工程中，是由于地下水渗流而使渗透力对土体发生作用而产生的。土体自身的渗流通道、水利条件、组织结构条件等因素与流砂现象的发展和发生有一定的关系。容易发生流砂现象的土层需要使如下条件得到满足：
土的不均匀系数小于5；
土的颗粒组成中，粉粒含量大于百分之七十五，粘粒含量小于百分之十；
地层中的粉细砂层或粉土层的厚度大于二十五厘米；
处于饱和的状态，含水量高于百分之三十。
通常情况下，流砂现象常出现在松散、饱和的粉砂地质、粉土、砂土地质中。在粉土层和粉砂中，因为其具有较小的渗透系数，所以常常出现塑性泥流或者流砂；而在砂性土层内，流砂常常是土体颗粒从少到多、从细到粗的渐进工程。
在流砂土质区，尤其是具有较高地下水位的情形下，明开槽铺设市政管道的时候，主要有以下两个病害：
第一，在施工开槽中，控制施工降排水和基坑支护是非常重要的。如果采用不当的降水和基坑支护措施，侧壁渗漏处和基槽底部就可能发生土体跑冒流失的现象，在存在降水井的位置，地下水可能将土中的细砂粒、粉砂以及粉粒等冲走。由于土体颗粒流失，扰动了管槽周围的土体，使地面的沉降存在了问题，更有甚者可能会造成边坡塌方，基坑工程施工的条件变得恶化，已建成的附近工程有下沉或开裂的现象产生。
第二，在进行管道施工过程中，大多沟槽都采用碎石料进行回填，假如孔隙率由于管道砂石基础和周围回填碎石料的级配不良而增大，在流砂地质的情况下，地下水位在施工结束后回升或者别的原因致使地下水位变动都可以让周围的土体颗粒随着渗透水流对管周碎石的孔隙进行充填，使原状的地基土受到扰动。如果管道发生局部破裂或者脱口的现象，土体颗粒将随着缝隙流入管道中，沿着管道的水流进行不断的流失，从而使得管周的土体被掏空，地面沉陷，更严重的可能会使周边建筑物受到影响。
3、应用土工合成材料解决沟槽回填病害的方法
一般情况下，粉砂土层和粉土容易产生流砂土质，它的地基承载力通常大于100千帕。如果场区具有较高的地下水位、管上地面进行碎石料回填时，能够采用此方法：将土工合成材料沿侧壁和槽底进行铺设，它的上面将砂石作为基础，用级配良好的碎石料对管顶及关侧以上不小于40厘米的地方进行回填，保证密实度不小于90%，在回填的碎石料顶面对土工合成材料就行搭接封闭，如图2所示，对其上进行回填时按照道路的要求进行。这里的土工合成材料起到了保土和反滤的功能，通过可以选用无纺或有纺土工织物，最好选择土工织物质量为每平方米300到500克。
软土地基主要分布在滨海地区，具有较低的地基承载力，后期承载量不均匀且量很大，持续沉降的世界比较长，尤其是市政基础设施建设在一些新进吹填的近海地区时这些问题更严重。现在将市政管道修建在软土地区时，如果地基承载力小于70千帕时常使用钢筋混凝土基础，如果地基承载力不小于70千帕，同时又小于100千帕，常使用砂石基础，在它的下边进行一定厚度的软土超挖，通过换填垫层的方法对其进行处理。对于开槽都很困难的滨海地区，超挖更是将难度增加，而且使用常规的换填垫层方法处理并没有对管道不均匀沉降的现象起到很好的效果。
加筋处理软土地基时使用土工合成材料，不仅能够将超挖换填的厚度减小，还能在将地基承载力提高的同时，很好的对管道不均匀沉降进行控制。它的主要方法是将200毫米厚的中粗砂铺设在软弱基土的顶面，将土工织物铺设到它的上边，如图3所示，然后再将砂石基础做好，对管道进行铺设。选择土工合成材料进行地基强化时可以选择高强土工布、土工筋带、土工网以及土工格栅等等。
结语：随着土工合成材料的快速发展，以及成功的在工程领域进行运用，对市政管道工程常见的一些问题的防治和处理起到了非常关键的作用。土工合成材料的主要功能是防护、防渗、隔离、排水、反滤和加筋，在进行土工合成材料的具体应用时，选择材料要按照具体的工程结构和应用目的进行合理选择。将土工合成材料完美的应用到市政管道工程中，为市政管道工程的发展增添一份力量。
参考文献:
[1]卢全轩.土工合成材料在水利工程中应用的寿命问题[J].广西水利水电.2009（03）.
[2]陈斌.土工合成材料在水利工程中的应用及其施工方法研究[J].价值工程.2013（07）.
[3]刘征.土工合成材料在市政道路工程中的应用[J].知识经济.2012（02）.
第7篇：土工合成材料范文
土工合成材料分为四类：土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料，其原材料主要是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各种高分子聚合物。近几年，在水利工程中使用较广泛的是土工织物、土工膜、土工复合材料。土工织物分为有纺土工织物和无纺土工织物两种类型，其中，针刺无纺土工织物，具有孔隙率高、渗透性大、排水性能较好的特点，在大坝工程中常作为排水反滤设施广泛使用。土工膜防渗性能较好，垂直渗透系数小于1×10-11cm/s，价格便宜，但其cbr顶破强度较低，对于防渗要求较高的工程部位不宜使用，一般常用于坝基垂直防渗。土工复合材料是将两种或两种以上的土工合成材料组合在一起的产品，品种繁多，功能各异，其中复合土工膜具有防渗和排水双重作用，在大坝工程中应用较广泛。
近几年，土工合成材料的生产厂家越来越多，生产规模愈来愈大、品种繁多，质量基本上都可以达到国家标准；其次，对土工合成材料的 研究 也日益深入，制定的许多国家标准或规范，为该材料的推广提供了技术依据，土工合成材料的研究、生产、设计逐步走向了成熟。下面简要阐述土工合成材料在新建堆石坝及病险库加固中所取得的成功经验，以飨读者。
1、复合土工膜在堆石坝的应用
博斯塘水库位于新疆木垒县境内。该水库为山区拦河水库，属小（ⅰ）型水库，坝型为复合土工膜防渗堆石坝，坝轴线长186m，最大坝高37m，坝顶宽5m，前坝坡1：1.65，后坝坡1：1.45、1：1.55两级。坝址两岸基岩，岩性为安山岩，较坚硬，抗风化能力强，部分阶地上有数米厚的坡积物。河床砾卵石层厚12～14m，下部为安山岩。溢洪道位于右坝肩山脊垭口处，为正槽开敞式，均在岩体内开挖。筑坝材料大部分采用溢洪道爆破开挖出的安山岩岩渣，不够部分采用河床砂砾石料。坝基采用人工浇筑混凝土防渗墙防渗，施工方式为大开挖。
坝体前坝坡的复合土工膜与坝基混凝土防渗墙及两坝肩混凝土趾板锚固在一起，共同形成前坝面的防渗系统。坝体为透水性很强的爆破料组成，渗透系数一般大于在1×10-3cm/s，可以迅速降低坝体内的浸润线高度，利于坝体的抗滑稳定安全。
前坝坡面由下而上主要由无砂混凝土（下垫层）、复合土工膜、苯板（上垫层）、混凝土板护坡构成。下垫层采用透水性较强的无砂混凝土，最小厚度8cm；上垫层采用保温性能及平整度较好的苯板，厚度2cm；苯板上部为边长0.60m、厚10cm的六边形钢筋混凝土模框，框内现浇c20素混凝土，模框之间干靠，有利于坝面排水。
因此，该坝体防渗效果的好坏关键是复合土工膜自身的防渗效果及其与周边连接的可靠性。
复合土工膜自身的防渗效果主要取决于土工膜的物理力学指标及接缝的质量。根据承受的水压力和下垫层，经 计算 ，复合土工膜采用两布一膜（300g/m 2 /pe0.5/250g/m 2 ），其物理力学指标为：抗拉强度19kn／m，延伸率53.6％，cbr顶破强度3.41kn，垂直渗透系数4.76×10-13cm/s，幅宽4.0m.施工中，一般都要对工厂内生产的土工膜进行拼接，接缝的质量好坏直接 影响 土工膜的防渗性能和抗拉强度，因此，必须严格按照技术规程进行施工。
土工膜铺设前先进行下垫层无砂混凝土的施工，然后将卷成捆的土工膜沿坝坡由下而上纵向铺放，铺设应平顺，松紧适度，予留大约1.5%的余幅，以免受拉破坏。土工膜展开平整后即可进行拼接。拼接一般采用热熔焊法，该 方法 焊缝的抗拉强度较高，质量较好。焊接采用自走式热熔双缝焊机，根据膜材种类、厚度和室外气温选择合适的焊接温度及行走速度，先在现场采用小块土工膜进行试拼接，待焊接质量稳定后再进行实际焊接操作。热熔焊法焊缝形式为直缝双道，每道宽度1cm，间隔1cm，焊缝处土工膜搭接宽度约10cm.
土工膜焊接完成后，必须进行接缝检测。一般先进行目测，观察有无漏接，接缝是否有烫损、褶皱，是否拼接均匀等，目测合格后采用真空法或充气法进行最终质量检测及评定。（1）真空法：主要设备有吸盘、真空泵和真空计。检测时将待测部位刷净，涂肥皂水，放上吸盘，压紧，抽真空至负压0.02mpa～0.03mpa，关闭气泵。静观约30s，观察吸盘顶部透明罩内有无肥皂水泡产生和真空度有无下降，如有，表示漏气，应予补救。（2）充气法：将焊缝之间的空腔两端封死，插入气针，充气至0.05mpa～0.20mpa（视膜厚选择），静观0.5min，观察压力表，如气压不下降，表明不漏，接缝合格，否则应进行修补。其次，还需进行土工膜的抽样测试。约1000m 2 取一试样，作拉伸强度试验，要求焊缝强度不低于母材的80%，且试样断裂不得在接缝处，否则接缝质量不合格。土工膜表面的无纺布可采用手提缝纫机缝合，以保护土工膜。对于质量不合格的焊缝可采用塑料焊枪或电烙铁重新补焊。
复合土工膜周边连接的可靠性，主要是指复合土工膜与坝基混凝土防渗墙、坝肩混凝土趾板及防浪墙的连接。混凝土防渗墙底部及两坝肩趾板与基岩面接合面均需进行水泥灌浆，防止防渗墙底部或趾板与基岩面接合面处渗水，灌浆完毕后，进行压水试验，合格后才能进行下一道工序。复合土工膜与防渗墙、趾板及防浪墙联结采用扁铁和膨胀螺拴锚固连接，为了保证复合土工膜具有一定伸缩能力，周边均设伸缩节。
施工时由于土工膜在坝面上易于滑动，因此，在无砂混凝土表面每隔5m，刷热沥青两道，面积约0.5m 2 ，将复合土工膜粘结在上面，这样，既不妨碍膜后无纺布的透水性又增大了膜的抗滑能力，收到了很好的效果。
该工程1998竣工开始蓄水，经过近6年的运行，坝顶最大沉降变形6cm，坝后地面干燥，无渗流溢出，坝后坡测压管内浸润线低于河床砂砾石层表面3m左右，达到了设计预期效果，复合土工膜防渗效果明显，工程取得了成功。
2、土工合成材料在病险库加固中的 应用
近几年，全国各地的病险水库由于年久失修，管涌或者溃坝的事故时有发生，造成了巨大的 经济 损失。病险库数量多，施工条件复杂，工期短，将质量轻、运输方便、施工简易的土工合成材料正确推广应用到病险库加固当中，具有深远意义。
白土坑水库位于新疆玛纳斯县境内，为中型平原水库，始建于1962年。坝轴线长7.0km，坝型为均质土坝，最大坝高7.00m，上游坝坡1：2，采用小型砼板护坡，下游坝坡1：1.5～1：2.0不等，坝顶宽度2～4m，坝后无滤水坝脚。坝体填筑质量较差，干密度值平均仅为1.43g/cm3，渗透系数6.4×10-4cm/s，长期处于软塑状态，坝体内浸润线高，坝体渗水严重，坝后形成大片沼泽湿地，后坝坡脚有发生管涌或流土的渗透破坏危险，大坝上下游坝坡抗滑稳定 计算 均不满足规范要求。大坝坝基未做任何处理，坝基2～4m以上为粉砂与粉土层，渗透系数较大0.79×10-4cm/s，以下土体结构性较好，渗透系数在1.27×10-5～6.48×10-6cm/s，为较好的隔水层。该水库多年来，一直低水位运行，达不到原设计标准。2001年大坝安全鉴定为三类坝，属病险库，需进行除险加固。
鉴于该水库坝型为均质土坝，且为老坝体加固，因此在前坝坡上铺设复合土工膜进行防渗，该 方法 简单易行、施工速度快、可以有效降低坝体内的浸润线高度，增大坝体内的干燥区，提高土体内摩擦角，从而提高坝体的抗滑稳定安全性。坝基进行垂直铺塑，塑膜与坝面复合土工膜连为整体。后坝坡按1：2.25培厚，新老坝体间设褥垫式排水体。
根据承受的水压力和下垫层，经计算，前坝面的复合土工膜采用两布一膜（200g/m 2 /pe0.5/200g/m 2 ），其物理力学指标为：抗拉强度18kn／m，延伸率56.4％，cbr顶破强度2.8kn，垂直渗透系数1.0×10-12cm/s，幅宽6.0m.先将已损坏或脱落的原砼护坡板用细石混凝土填补平整，再铺7.5cm厚细砂垫层，然后铺复合土工膜，膜上铺75cm厚的砂砾石防冻层，再浇筑20cm的混凝土护坡板。复合土工膜上部折埋在坝顶附近，下部与垂直铺塑膜焊接在一起。（图4）复合土工膜的拼接方法同前述。
坝基垂直铺塑是一种新的浅基础防渗技术，铺塑深度可达8m左右，开沟宽度只有20多厘米，是解决水库浅层透水地基渗漏严重及延长渗径减小坝后坡脚渗透比降的有效方法。垂直铺塑适用于粉土地基；对于粉砂地基施工中必须做好泥浆固壁，施工速度要快，否则易塌壁。铺塑塑膜采用厚0.3mmpe膜，设计深度应深入粘土层内1.0m，铺完塑的沟槽采用粘土浆充填。铺塑机先将基土破开，然后将事先卷绕在钢管上的塑膜垂直放入槽内，由铺塑机牵引向前移动。钢管上的塑膜用尽前应予留1.5倍的槽深长度，将塑膜拿出沟槽，洗净擦干后用自走式热熔双缝焊机焊接。局部破损的塑膜补漏，可采用pvc胶合剂粘接，粘接宽度不小于15cm，春秋季固化时间不少于12h，要求粘贴牢固、均匀、可靠。塑膜槽口外漏段，应敷土加以保护，避免阳光直接照射。坝基铺塑塑膜上部要与前坝坡的防渗复合土工膜焊接，形成完整的防渗体，降低坝体内浸润线，增加坝体稳定，达到除险目的。
该水库原下游坝坡脚未设滤水坝脚，鉴于后坝坡培厚，因此，在新老坝体间设坝体内褥垫式排水体。采用重量轻、铺设方便、造价低的无纺布代替反滤料，无纺布上部压天然级配的砂砾石料（含泥量<8％）。无纺布的选择对反滤效果有很大的 影响 ，应按照保土性、透水性、防堵性三个原则进行设计选型，详见《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》，根据计算结果，选择400g／m 2 的针刺无纺布。无纺布的接缝采用搭接形式，搭接宽度不小于10cm.
白土坑水库2001年底除险加固全部完工，经过两年的运行观察，防渗效果较明显，坝后积水或沼泽消失，地下水位降低至1.5m以下，水库达到了设计要求，取得了巨大的经济效益和 社会 效益。
3、土工合成材料在施工中应注意的 问题
（1）运输、贮存中不得沾污、雨淋、破损，远离火源，周围不得有酸、碱等腐蚀性介质，不得长期曝晒和直立。
（2）材料进场时，应进行抽检。施工时应有专人随时检查清基、材料铺放方向、材料的接缝或搭接、材料与结构物的连接，每完成一道工序应按设计要求及时验收，合格后，方可进行下道工序。
（3）施工场地应平整干净，防止损坏土工膜；铺设应平顺，松紧适度。不平地、软土上和水下铺设搭接宽度应适当增大。
（4）铺设人员不得穿硬底鞋操作。
（5）尽量采用宽幅，使膜在施工时接缝最少；每卷材料的重量不宜超过1t；膜与膜相连时，应采用同种土工膜。高坝应垂直于坝轴线铺膜，低坝应平行于坝轴线铺膜，以减少拼接量；接缝应尽量与最大拉力方向平行。
（6）垂直铺塑应严格按照工艺要求进行施工，pe塑膜施放速度应迅速，防止槽孔坍塌，影响铺塑效果。
第8篇：土工合成材料范文
关键词：土工合成材料；道路路面裂缝；防治；应用研究
中图分类号：U41文献标识码：A 文章编号：
我国经济的快速发展和社会主义建设事业的需要促进了土建工程的繁荣，人们同时也对土建工程的质量提出了越来越高的要求，这也催生了一些新型建筑材料的产生，特别是土工合成材料。土工合成材料在土建工程中得到广泛应用，而道路路面质量对一个道路工程的质量产生极其重要的影响，因此对其在道路路面裂缝防治中的应用研究有着重要的现实意义。
一、土工合成材料概述
1.土工合成材料的含义
有关土合成材料的定义众说纷纭，不同的学者和技术规范以及不同国家有不同的定义,本为仅就《土工合成材料应用技术规范》对土工合成材料进行定义。《公路土工合成材料应用技术规范》认为土工合成材料是“以人工合成的聚合物为原料制成的各种类型产品，是岩土工程中应用的合成材料的总称。可置于岩土或其它工程结构内部、表面或各结构层之间，具有加强、保护岩土或其它结构功能的一个新型工程材料”。
2.土工合成材料的种类
土工合成材料的种类多种多样，而现在主要的土工合成材料主要土工织物、土工膜、土工格栅、土工特种材料和土工复合材料等几种。而土工格栅又可以分为塑料类和玻璃纤维类两种，同时土工复合材料又可以分为土工膜袋、土工网、土工网垫、土工格室和聚苯乙烯泡沫塑料等。不同种类的土工合成材料在工程中有着不同的作用，在提高工程的质量方面发挥着重要作用。
二、土工合成材料在道路路面裂缝防治中的应用
毫无疑问，土工合成材料在各种工程中得到广泛应用。道路工程作为各种工程的一种，而路面作为道路工程的重要施工环节，土工合成材料在对于路面的裂痕防治中也得到应用，下面主要就此展开。
1.土工合成材料在旧沥青路面裂缝防治中的应用
沥青路面的裂缝主要是由于车辆的行驶和道路所在地区和周遭的环境双重作用下造成的，这种裂痕对道路的使用寿命产生重要影响。在道路路面裂痕防治的施工过程中，通过铺设玻纤网、土工织物等土工合成材料，一方面可以通过这些土工合成材料可以讲路基的垂直传递转换为水平传递，从而防止路基的垂直传递造成路面的裂痕，在提高道路路面施工质量的同时也可以提高路面的使用年限。另外一方面，通过在路面裂痕防治的施工过程中铺设玻纤网、土工织物等土工合成材料，在可以大大力高路面的防水效果和防止由于水分渗入路基对道路造成巨大破坏的同时也可以防止由于路基损坏在成的路面裂痕。
在利用土工合成材料对旧沥青路面进行裂痕防治的过程中，施工人员要严格按照技术规范和施工程序进行，从而确保对旧沥青路面裂痕防治的质量。首先，在施工前施工人员除了要对旧沥青路面的裂痕进行外观考察之外，他们还要进行相关测量，收集将运用于施工过程中的各种数据，以为设计出合理的防治方案和以后施工的正常进行做好准备工作。其次施工时，要做好旧沥青路面的清洁和平整工作，只有这样才能有利于土工合成材料的铺设，降低施工的难度和提高施工质量。在对土工合成材料进行铺设是，施工人员可以先固定一段，在由施工人员或机器设备进行拉紧，在拉紧的同时固定好土工合成材料的另外一端。而对于土工合成材料的的拉紧，要使其伸长率在充分拉开的情况下不大于1.5%。而在和玻璃纤维网进行连接时，要是其和玻璃纤维网横向保持在8厘米到10厘米之间，而纵向应为5厘米至8厘米之间。如果是土工织物纵横向都应该保持在4厘米到5厘米之间。当然，在他们的连接处都要进行固定。最后，尽管在铺设完土工合成材料之后，由于玻璃纤维和土工织物不同。在土工合成材料上洒粘层油进行最终固定的工序有所不同，但要严格按照工序进行，这样才能保证对旧沥青路面裂痕防治工程的质量。
2.土工合成材料在旧水泥混泥土路面裂痕防治中的应用
对于旧水泥混泥土路面的维护，现实中采取的主要方法是用沥青混凝土进行加铺。然而加铺后的水泥混泥土路面由于车辆的不停碾压，特别是在温度的作用下往往会出现裂痕。同时温度的变化也容易导致加铺层产生水平的位移，是加铺层脱离原位而产生裂痕。
为了使加铺层和原水泥混泥土路面不致容易出现裂痕，施工人员可以时施工时，铺设玻璃纤维网和土工布等土工合成材料以增加加铺层和原水泥混泥土路面的粘合度，以防止此种现象的发生。同样，施工人员在施工前，要对就水泥混泥土路面进行外观测评，以研究考虑采用何种施工措施。如果，加铺层和原水泥混泥土路面的位移相对较小损坏不严重，施工人员可以采用相对简单的技术措施加以修复。但如果加铺层和原水泥混泥土路面的损坏比较严重，不能进行简单技术处理时，施工人员就要对损坏部位进行挖空处理。在挖空后清理干净挖空部位，对路基进行重新填充，然而在填充完毕之后，可以再其上面铺设玻璃纤维网和土工布等土工合成材料，并对其进行加固处理，施工顺序基本和对旧沥青路面的处理一样。这样，重新完成的加铺层不但能大大提高其使用的年限，而且防裂痕现象的效果也大大提高。
3.土工合成材料在新建道路路面裂痕防治中的应用
就新建道路路面来说，采用土工合成材料进行裂痕防治是最根本也是最有效的手段。可以说，采用土工合成材料进行路面裂痕防治的道路路面相对于那些没有采用的在使用年限和质量上是不能相比的。新建道路路面的裂痕主要是由于道路的半刚性基层自身的收缩造成的。如果在新建道路路面的施工过程中，铺设土工合成材料如玻璃纤维网和土工布等，由于这些土工合成材料自身的伸延性很小，从而能够加强半刚性基层的稳固性，使其减少由于自身的收缩对路面造成的影响，不致容易出现裂痕。
对于新建道路中土工合成材料的铺设，施工人员应该在铺设之前先做好下承层表面的清洁工作，然后将土工合成材料沿路基的方向进行铺设，根据不同的土工合成材料采取不同的粘连加固措施。而土工合成材料的连接处，横向应该不少于5厘米，而纵向应该不少于15厘米。在铺设完土工合成材料之后，要采用相关的路面碾压机械设备对已铺设好的土工合成材料进行碾压，使其和面层充分粘合，以为后面的施工做好准备。
三、结语
总之，土工合成材料对于道路路面裂痕的防治以被广泛应用，并取得了良好的防治效果。我国的领土广阔，道路众多，采用土工合成材料对路面裂痕进行防治具有很好的发挥空间。我们应该在应用的基础上不断加大土工合成材料的研究，以是土工合成材料在我国道路路面裂痕防治中发挥更大的作用，为我国的社会主义现代化建设作出更大的贡献。
参考文献：
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[2]肖新梅.土工合成材料在公路工程中的应用[J].黑龙江交通科技.2011(09)
[3]武春娥.论土工合成材料在施工中的应用[J]. 山西建筑. 2008(25)
[4]吴永军.土工合成材料在现代公路路基工程中的应用[J].林业建设. 2005(04)
[5]秦迎春.浅谈土工合成材料在道路工程中的应用[J].太原城市职业技术学报. 2008(05)
第9篇：土工合成材料范文
关键词：土木工程；材料工程；复合型人才
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）09-0196-02
一、土木工程行业发展与材料的关系
土木工程属于国民经济发展支柱性产业，它包括建筑工程，桥架工程，水利工程及港口工程等[1]。资源短缺、土地缩减、植被减少等问题越来越严重，传统的土木工程行业模式已逐渐显现出自身的不足，急需要新技术，新材料的支撑[2]。目前，世界各国的城市规划、建筑设计都强调以绿色建筑为宗旨的绿色环境[3]。人们在发展的同时，更要注重可持续发展。
土木工程材料构成整个工程的物质基础，决定着土木工程的质量及使用寿命。土木工程材料的发展，亦是整个土木工程界发展和前进的基础和动力[4]。为适应土木工程发展趋势，绿色环保的建筑材料必将得到广泛应用[3-4]。
二、全国主要高校土木工程专业有关材料类课程设置
目前，全国主要高校对土木工程本科生培养模式大体相同[5-6]。以清华大学、同济大学、厦门大学的土木工程材料课程为例，材料类课程设置如表1。表1表明，土木工程专业的学生在本科阶段基本要求学习一门有关土木工程材料的必修课程及开展相关建筑材料实验。
三、土木工程专业增设材料类课程必要性
近二十年来，出现了多种新型土木工程材料，并在很多工程中得到了成功的应用。为此，绝大多数企业正在着力进行技术改造与引进土木工程与材料工程复合型人才[7]。学校土木工程专业的人才培养方案应该与社会需求实际相吻合[8]。市场对土木工程与材料工程复合型人才的需求增加，增设材料类课程很有必要。问卷调查表明（图1），绝大部分同学认为现有的材料课程知识无法满足将来就业的需要，希望开设更多的材料类课程。
四、“土木工程+材料工程”复合型人才培养模式
目前我校土木工程专业的学生只在本科阶段学习《土木工程材料》这一门有关土木工程材料的必修课程。对于将来从事土木工程行业的学生来说，有必要深入地了解材料的性能、特点、施工等方面的基本知识。因此，本专业在依托学校现有的资源和在土木工程专业的人才培养大框架下，整合相关的材料课程，提出了“土木工程+材料工程”复合人才培养模式。
结合学院土木工程专业的特点，通过对原有计划的调整，形成“土木工程+材料工程”复合型人才的培养计划，主要措施如下。
（1）增加材料类课程：增设建筑材料科学与技术、建筑材料实验与检测技术、建筑功能材料、建筑结构材料、再生混凝土作为“土木工程+材料工程”复合型人才试验班的必修课程。各课程学分及学时要求如表2所示。
（2）增加相关实验：防水材料性能的测定；防火材料性能的测定；绝热材料性能的测定；共振、敲击法检测混凝土动弹模量实验；混凝土模拟缺陷超声波探伤实验。
五、结论
（1）未来土木工程行业更加重视绿色、健康、环保建筑材料应用。因此，开展“土木工程+材料工程”复合型人才培养非常有必要。（2）基于调研结果，提出了“土木工程+材料工程”复合型人才培养材料类课程及有关要求。
参考文献：
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[2]粟彬，李松，丁世宁.浅谈土木工程材料的发展趋势[J].科技致富向导，2010，（23）：75-87.
[3]王丽丽，张向荣，王丽.土木工程材料的应用及发展趋势[J].建材技术与应用，2011，（08）：17-32.
[4]许晓岚.浅谈土木工程材料[J].信息化建设，2016，（07）：153.
[5]清华大学2015-2016学年度土木工程专业本科课程介绍[EB].http：///publish/newthu/newthu_cnt/education/pdf/edu-1-2/2016_6.pdf.
[6]厦门大学2015-2016学年度土木工程系本科课程地图课表查询[EB].http：///timetable#/page/1/16/
1638//20152///
[7]刘镇，周翠英.多学科交叉渗透的复合型土木工程人才培养模式探索[J].高等建筑教育，2014，（02）：12-15.
[8]祁贵国，鲁可乙.土木工程应用型人才培养模式探讨[J].高等建筑教育，2013，（01）：28-29.
Exploration on the Compound Talent Training Mode of Civil Engineering and Materials Engineering
YANG Ping1，WANG Mu-chen1，SUN Zhen-ping2，XIAO Jian-zhuang1，SU Jing1
（1. College of Civil Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China；
2.School of Materials Science and Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China）
