土工合成材料的隔离功能.docx

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土工合成材料的隔离功能

隔离功能

　一、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，举简例说明如下：

（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。

　前面已经谈过，一种土工合成材料常具有多种功能。

利用它作为隔离层，更能说明这一特征，在水利工程中，经常遇到的是水流从土体中通过，有时要穿越颗粒粗细不同的土层，或从土体中流出。

因此，应用于隔离的材料除要求有一定的强度外，还需要有足够的透水性，让水流畅通，避免引起过高的孔隙水压力；有足够的保土性，防止形成土骨架的土粒流失，保证土体稳定性；堤坝坡防护层下的土工织物垫层要保护垫层下的土体不被冲刷带走，实际上也起到隔离作用。

由此看来，隔离功能往往不是单独存在的，它常与排水、反滤，甚至防护功能连系在一起，难以截然分开。

本节中所述的隔离作用主要侧重于那种用于持力层，因而对材料的抗顶破和刺破能力特别需要关注。

　二、材料及其应用举例

　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。

水利工程中要求隔离的实例很多，兹举典型的如下：

（1）堤坝粘土心墙和斜墙上下游的过滤层。

（2）堤坝排水体与坝体的隔离层。

　（3）　岸坡防护层下的垫层以及地基上填筑粗粒料时的界面隔离层等。

　为了重点阐明隔离层的受力状态，可以图2-7作示意性解释。

图2-7（a）为在粗粒土上覆盖细粒土，并有荷载作用；图2-7（b）与图2-7（a）相反，为在细粒土上填筑粗粒土；图2-7（c）则既有粗、细粒土的相邻，又有渗流运动；图2-7（d）则是在两种不同界面处有孔穴存在。

在这几种情况中，明显看出，在标有号码“1”处，隔离材料在粗粒土的孔隙部位或两种材料界面的孔穴部位将受到来自受压软土的挤顶作用，为此，要求隔离材料必须有足够的抗顶破能力；在标有号码“2”处，隔离材料则将受到由粗土粒棱角施加的穿刺力，故隔离材料还应有抵抗刺破的能力。

三、工程设计要点

　设计及验算的内容应根据隔离层预计的工作条件来确定：

（一）非持力层情况

　　隔离层不要求承受施工应力以外的较大荷载，不需要按受力部件来考虑，则按本节中“反滤”和“排水”两段所述要求来选择隔离材料即可。

图2-7土工合成材料的隔离作用

（a）碎石地基；（b）软基（无渗水）；

（c）软基（有渗水）；（d）裂缝地基

1—顶坡；2—刺破

（二）持力层情况

　如图2-7所示情况，受上覆荷载作用，隔离材料有抵抗顶破和刺破的要求，则除满足反滤和排水准则，还需要对其进行力学分析。

由于力学分析与Mullen胀破试验及CBR顶破试验紧密相连，因此有必要在这里先简单介绍这两种试验的情况。

1.胀破和顶破试验

（1）Mullen胀破试验。

这个试验是为了模拟土工织物铺在凹凸不平的层面上受到挤压，评价其强度而设计的。

所用仪器如图2-8。

环形夹具中间为一可扩散的薄膜（加筋的人造橡胶）。

试验时将土工织物试样覆盖在薄膜上，用环形夹具将其夹紧，然后开动机器加液压，使薄膜连同土工织物同时鼓胀，直到织物被胀裂，将胀破压力扣除使薄膜扩张至胀裂状态所需的压力称胀破强度或顶破强度。

（2）CBR顶破试验。

这个试验是为模拟粗粒石料对土工织物的顶压作用，评价其强度而设计的。

试验所用CBR试验仪如图2-9。

试验方法是将土工织物试样紧夹在图2-8（a）的环形夹具中，然后用图2-8（b）中直径为50mm的CBR仪的圆柱顶压杆在织物

图2-8Mullen胀破试验

l—薄膜；2—环形夹具；3—液压

图2-9CBR试验仪

1—织物；2—夹具；3—顶压杆；4—百分表；5—应力环；6—托盘

平面垂直向以一定速率顶向织物，直至试样被顶破，顶破过程中的最大顶压力称顶破强度或刺破强度。

2.力学分析

（1）顶破强度分析。

针对图2-10的情况研究在两个相邻大颗粒下铺有土工织物时，孔隙空间处的土工织物受到基土的反力作用的情况。

受力条件与Mullen试验相似，假设大颗粒的平均粒径为d50、颗粒与土工织物的平均接触面直径为dc，则根据接触面周边（假设图中段变形后呈半球形）单位长度上的拉力和Mullen试验达到顶破强度PM时周边单位长度上的拉力相等的条件，并考虑一定的安全系数Fs（至少为3），可以得到要求的顶破强度如下：

PM=Fs[（d50-dc）/dM]qu

（2-13）

图2-10土工织物顶破与刺破分析

式中：

dM为Mullen胀破仪的直径；qu为地基土的极限承载力，可借土力学一般方法计算。

故用作隔离的土工织物的Mullen试验的顶破强度应不小于按式（2-13）算得的数值。

有的学者建议dc取值如下：

　带棱角颗粒dc＝（1/4）d50

　圆钝颗粒dc＝（1/2）d50

（2）刺破强度分析。

仍按图2-10，段的顶刺情况与CBR试验的相似。

同样，按两种情况接触面周边径向拉力相等，且考虑一定的安全系数Fs（至少为3），可得到CBR刺破强度FCBR的计算式如下：

FCBR=FsFp（dCBR/Dc）

（2-14）

式中：

dCBR为CBR试验圆柱顶杆直径；Fp为接触点处颗粒所受向下压力和向上反力之差。

　故用作隔离的土工织物的刺破强度应不小于按式（2-14）算得的数值。

当我被上帝造出来时，上帝问我想在人间当一个怎样的人，我不假思索的说，我要做一个伟大的世人皆知的人。

于是，我降临在了人间。

我出生在一个官僚知识分子之家，父亲在朝中做官，精读诗书，母亲知书答礼，温柔体贴，父母给我去了一个好听的名字：

李清照。

小时侯，受父母影响的我饱读诗书，聪明伶俐，在朝中享有“神童”的称号。

小时候的我天真活泼，才思敏捷，小河畔，花丛边撒满了我的诗我的笑，无可置疑，小时侯的我快乐无虑。

“兴尽晚回舟，误入藕花深处。

争渡，争渡，惊起一滩鸥鹭。

”青春的我如同一只小鸟，自由自在，没有约束，少女纯净的心灵常在朝阳小，流水也被自然洗礼，纤细的手指拈一束花，轻抛入水，随波荡漾，发髻上沾着晶莹的露水，双脚任水流轻抚。

身影轻飘而过，留下一阵清风。

可是晚年的我却生活在一片黑暗之中，家庭的衰败，社会的改变，消磨着我那柔弱的心。

我几乎对生活绝望，每天在痛苦中消磨时光，一切都好象是灰暗的。

“寻寻觅觅冷冷清清凄凄惨惨戚戚”这千古叠词句就是我当时心情的写照。

最后，香消玉殒，我在痛苦和哀怨中凄凉的死去。

在天堂里，我又见到了上帝。

上帝问我过的怎么样，我摇摇头又点点头，我的一生有欢乐也有坎坷，有笑声也有泪水，有鼎盛也有衰落。

我始终无法客观的评价我的一生。

我原以为做一个着名的人，一生应该是被欢乐荣誉所包围，可我发现我错了。

于是在下一轮回中，我选择做一个平凡的人。

我来到人间，我是一个平凡的人，我既不着名也不出众，但我拥有一切的幸福：

我有温馨的家，我有可亲可爱的同学和老师，我每天平凡而快乐的活着，这就够了。

天儿蓝蓝风儿轻轻，暖和的春风带着春的气息吹进明亮的教室，我坐在教室的窗前，望着我拥有的一切，我甜甜的笑了。

我拿起手中的笔，不禁想起曾经作诗的李清照，我虽然没有横溢的才华，但我还是拿起手中的笔，用最朴实的语言，写下了一时的感受：

人生并不总是完美的，每个人都会有不如意的地方。

这就需要我们静下心来阅读自己的人生，体会其中无尽的快乐和与众不同。

“富不读书富不久，穷不读书终究穷。

”为什么从古到今都那么看重有学识之人？

那是因为有学识之人可以为社会做出更大的贡献。

那时因为读书能给人带来快乐。

自从看了《丑小鸭》这篇童话之后，我变了，变得开朗起来，变得乐意同别人交往，变得自信了……因为我知道：

即使现在我是只“丑小鸭”，但只要有自信，总有一天我会变成“白天鹅”的，而且会是一只世界上最美丽的“白天鹅”……

我读完了这篇美丽的童话故事，深深被丑小鸭的自信和乐观所折服，并把故事讲给了外婆听，外婆也对童话带给我们的深刻道理而惊讶不已。

还吵着闹着多看几本名着。

于是我给外婆又买了几本名着故事，她起先自己读，读到不认识的字我就告诉她，如果这一面生字较多，我就读给她听整个一面。

渐渐的，自己的语文阅读能力也提高了不少，与此同时我也发现一个人读书的乐趣远不及两个人读的乐趣大，而两个人读书的乐趣远不及全家一起读的乐趣大。

于是，我便发展“业务”带动全家一起读书……现在，每每遇到好书大家也不分男女老少都一拥而上，争先恐后“抢书”，当我说起我最小应该让我的时候，却没有人搭理我。

最后还把书给撕坏了，我生气地哭了，妈妈一边安慰我一边对外婆说：

“孩子小，应该让着点。

”外婆却不服气的说：

“我这一把年纪的了，怎么没人让我呀？

”大家人你一言我一语，谁也不肯相让……读书让我明白了善恶美丑、悲欢离合，读一本好书，犹如同智者谈心、谈理想，教你辨别善恶，教你弘扬正义。

读一本好书，如品一杯香茶，余香缭绕。

读一本好书，能使人心灵得到净化。

书是我的老师，把知识传递给了我；书是我的伙伴，跟我诉说心里话；书是一把钥匙，给我敞开了知识的大门；书更是一艘不会沉的船，引领我航行在人生的长河中。

其实读书的真真乐趣也就在于此处，不是一个人闷头苦读书；也不是读到好处不与他人分享，独自品位；更不是一个人如痴如醉地沉浸在书的海洋中不能自拔。

而是懂得与朋友，家人一起分享其中的乐趣。

这才是读书真正之乐趣呢！

这所有的一切，不正是我从书中受到的教益吗？

我阅读，故我美丽；我思考，故我存在。

我从内心深处真切地感到：

我从读书中受到了教益。

当看见有些同学宁可买玩具亦不肯买书时，我便想到培根所说的话：

“世界上最庸俗的人是不读书的人，最吝啬的人是不买书的人，最可怜的人是与书无缘的人。

”许许多多的作家、伟人都十分喜欢看书，例如毛泽东主席，他半边床上都是书，一读起书来便进入忘我的境界。

书是我生活中的好朋友，是我人生道路上的航标，读书，读好书，是我无怨无悔的追求。