土工合成材料(公路).ppt

1、土工合成材料一、土工合成材料的种类概念土工合成材料geosynthetics岩土工程和土木工程中应用的土工织物、土工膜、土工复合材料、土工特种材料等的总称。1、土工织物geotextile用于岩土工程和土木工程的机织、针织或非织造的可渗透的聚合物材料。2、土工膜geomembrane由聚合物或沥青制成的一种由聚合物或沥青制成的一种相对不透水相对不透水的薄膜的薄膜。3、土工复合材料geocomposite由由两种或两种两种或两种以上材料以上材料复合复合成的土工合成材料。成的土工合成材料。4 4、土工特种材料、土工特种材料由由土土工工材材料料经经过过特特殊殊处处理理（如如拉拉伸伸、焊焊接接等等）或

2、或是是加加入入特特殊殊材材料料（如如膨膨润润土土、化化合合物物等等）复复合合而而成成的的特殊材料。特殊材料。土工织物 防渗土工膜复合排水网玻璃纤维土工格栅（高速公路、铁路中）二、土工合成材料的功能 1 1隔离作用隔离作用 将将土土工工织织物物置置于于土土、砂砂石石料料与与地地基基之之问问可可把把不不同同粒粒径径的的土土粒粒分分隔隔开开，以以免免相相互互混混杂杂或或发发生生土土粒流失，继而失去各种材料和结构的完整性。粒流失，继而失去各种材料和结构的完整性。2 2防护作用防护作用 当当比比较较集集中中的的应应力力或或应应变变从从一一种种物物体体传传到到另另一一种种物物体体时时，土土工工织织物物可可

3、以以在在中中间间起起到到减减轻轻或或分分散散的的作作用用。如如厚厚的的无无纺纺织织物物和和复复合合土土工工膜膜可可起起保保温温作作用用，防防冻冻害害，可可减减轻轻车车辆辆的的集集中中荷荷载载对对基基土土的的影影响响防防止路面反射裂缝。止路面反射裂缝。3 3、滤层作用、滤层作用 把把土土工工织织物物置置于于土土体体表表面面或或相相邻邻土土层层之之间间。土土中中水水分分可可以以通通过过织织物物排排出出。同同时时织织物物可可阻阻止止土土颗颗粒粒流流失失，以以免免造造成成土土体体失失稳稳(管管涌涌)，而而代代替替砂砂石石砾砾石等反滤层。石等反滤层。4 4排水作用排水作用 厚厚的的针针刺刺型型无无纺纺布

4、布和和复复合合型型材材料料可可以以在在土土体体中中形形成成排排水水通通道道，把把土土中中水水分分汇汇集集起起来来，沿沿着着材材料料平平面缓慢地排出土体外。面缓慢地排出土体外。5 5加筋作用加筋作用 土土工工合合成成材材料料有有较较高高的的抗抗拉拉强强度度，埋埋于于土土中中，可可以以承承受受一一部部分分拉拉应应力力，限限制制土土体体侧侧向向位位移移，增增加加稳稳定定性性，具具有有加加筋筋功功能能。特特别别是是土土工工格格栅栅，由由于于土土粒粒嵌嵌人人格格栅栅孔孔口口之之内内，产产生生较较大大的的摩摩擦擦力力，可可以以提提高高土体的强度。土体的强度。6防渗作用 土工膜和复合型土工合成材料，可以作为

5、各种工程的防渗材料。土工合成材料用于某一项工程会发挥主次作用。如公路的碎石基层与地基之间铺放土工织物。一般说“隔离”是主要的，“滤层”和“加筋”是次要的，“排水”是不甚重要的。要综合考虑，如选用光滑的土工膜来隔离，则可能引起路基中孔隙水压力升高造成路基失稳。在软弱地基上修路“加筋”可能起控制作用。土工合成材料在防洪工程中的应用土工合成材料在防洪工程中的应用土工合成材料膨润土防水垫（毯）在防渗工程中的应用土工合成材料膨润土防水垫（毯）在防渗工程中的应用土工合成材料膨润土防水垫（毯）在防渗工程中的应用土工合成材料膨润土防水垫（毯）在防渗工程中的应用土工袋土工袋土工袋土工袋三、土工合成材料在公路工程

6、中的应用三、土工合成材料在公路工程中的应用土工合成材料在公路工程中的五种主要作用土工合成材料在公路工程中的五种主要作用土工合成材料在公路工程中的五种主要作用土工合成材料在公路工程中的五种主要作用 1 1路堤加筋路堤加筋 (1)(1)土土工工合合成成材材料料应应用用于于路路堤堤加加筋筋，其其主主要要作作用用在在于于提提高高路路堤堤的的稳稳定定性性。对对路路堤堤的的沉沉降降特特别别是是不不均均匀沉降有一定的减少或调节作用。匀沉降有一定的减少或调节作用。(2)(2)土土工工合合成成材材料料加加筋筋路路堤堤对对地地基基的的承承载载力力有有一一定定的的要要求求。一一方方面面是是为为了了保保证证路路堤堤的

7、的稳稳定定，另另一一方方面面地地基基承承载载力力影影响响着着加加筋筋路路堤堤的的高高度度，再再一一方方面面是是为了控制路堤的沉降。为了控制路堤的沉降。路基加筋土工格室路基加筋土工格室路基加筋土工格室路基加筋土工格室2台背路基填土加筋 在桥涵、通道等横穿公路的构造物与构造物台背的路基填土之间，往往因为刚度悬殊而产生阶梯状不均匀沉降，引起“桥头跳车”现象发生。采用土工合成材料加筋构造物台背的回填土主要是利用土工合成材料与构造物之间的锚固力以及与回填土之间的嵌锁力和界面摩阻力将结构物与回填土联为一体，以增强其整体性。减少两者之间的不均匀沉降。3过滤与排水 土工合成材料用于过滤和排水多为增强和改善过滤

8、结构和排水结构的过滤排水能力。土工合成材料可单独或与其他材料配合，作为过滤体和排水体用于暗沟、渗沟和坡面防护等公路工程结构中。4 4路基防护路基防护路路基基防防护护主主要要包包括括坡坡面面防防护护与与冲冲刷刷防防护护。坡坡面面防防护护用用于于防防护护易易受受自自然然因因素素影影响响而而破破坏坏的的土土质质或或岩岩石石边坡；冲刷防护用于防护水流对路基的冲刷与淘刷。边坡；冲刷防护用于防护水流对路基的冲刷与淘刷。(1)(1)坡坡面面防防护护。土土质质边边坡坡防防护护可可采采用用拉拉伸伸网网草草皮皮、固固定定草草种种布布或或网网格格固固定定撒撒种种。岩岩石石边边坡坡防防护护可可采采用用土工网或土工格栅

9、。土工网或土工格栅。(2)(2)冲冲刷刷防防护护。冲冲刷刷防防护护是是保保证证路路基基坚坚固固与与稳稳定定的的重重要要措措施施冲冲刷刷防防护护有有两两种种类类型型：一一种种是是直直接接防防护护，以以加加固固坡坡岸岸为为主主要要措措施施；另另一一种种为为间间接接防防护护，以以改改变变水水流流方方向向、降降低低流流速速、减减少少冲冲刷刷为为主主要要措措施施。沿沿河河路路基基可可采采用用土土工工织织物物软软体体沉沉排排、土土工工模模袋袋进进行行冲刷防护。冲刷防护。路基土工格栅路基土工格栅路基土工格栅路基土工格栅5 5路面裂缝防治路面裂缝防治 (1)(1)土土工工合合成成材材料料在在道道路路路路面面工

10、工程程中中的的应应用用主主要要是是减减少少或或延延缓缓反反射射裂裂缝缝的的数数量量，减减少少沥沥青青路路面面的的车车辙辙，在在半半刚刚性性基基层层沥青路面中还可适置当提高沥青路面中还可适置当提高(底底)基层的疲劳寿命。基层的疲劳寿命。(2)(2)土土工工合合成成材材料料放放在在沥沥青青路路面面面面层层上上部部可可减减少少温温度度裂裂缝缝，放放在在下下部部可可防防止止反反射射裂裂缝缝在在(底底)基基层层底底部部可可增增加加半半刚刚性性材材 料的疲劳寿命。料的疲劳寿命。(3)(3)沥沥青青路路面面新新路路施施工工裂裂缝缝。为为了了减减少少反反射射裂裂缝缝的的影影响响，可可以以采采用用土土工工合合成

11、成材材料料进进行行处处理理，对对于于老老路路补补强强，为为了了减减少少老路反射裂缝。同样可以采用土工合成材料进行处理。老路反射裂缝。同样可以采用土工合成材料进行处理。应应用用于于路路面面裂裂缝缝防防治治的的土土工工合合成成材材料料主主要要是是玻玻纤纤网网和和土土工工织织物物。应应用用玻玻纤纤网网从从机机理理上上讲讲，主主要要是是利利用用材材料料的的抗抗拉拉强强度度和和抗抗拉拉模模量量阻阻止止裂裂缝缝向向路路面面延延伸伸，因因此此要要求求其其强强度度高高，延延伸率小。土工织物的抗拉强度一般较小。其主要起隔离作用。伸率小。土工织物的抗拉强度一般较小。其主要起隔离作用。土工合成材料用于公路工程中应注

12、意的问题土工合成材料用于公路工程中应注意的问题1 1、检验注意事项、检验注意事项 在在应应用用土土工工合合成成材材料料以以前前应应考考虑虑其其性性能能指指标标测测试问题。一般分为如下几种。试问题。一般分为如下几种。(1)(1)物物理理性性指指标标。单单位位面面积积质质量量、厚厚度度、等等效效孔孔径径(EOS)(EOS)及其与压力的关系等。及其与压力的关系等。(2)(2)力力学学性性指指标标。拉拉伸伸强强度度、撕撕裂裂强强度度、握握持持强强度度、顶顶破破强强度度、胀胀破破强强度度、材材料料与与土土相相互互作作用用摩摩擦擦强度等。强度等。(3)(3)水水力力学学指指标标。垂垂直直渗渗透透系系数数(

13、或或透透水水率率)、平平面渗透系数面渗透系数(或导水率或导水率)、梯度比、梯度比(R)(R)等。等。(4)(4)耐久性。抗老化性、抗化学性等。耐久性。抗老化性、抗化学性等。四、土工合成材料的工程特性四、土工合成材料的工程特性一、物理特性 1厚度 土工合成材料的厚度用mm表示。厚度的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：土工膜025075mm，最厚的可达24mm；复合型材料有时采用较薄的土工膜，最薄可达O1mm；土工格栅的厚度随部位的不同而异，其肋厚一般由05mm至几十毫米。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

14、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gm2表示，是土工合成材料的重要物理性能之一。土工织物和土工膜单位面积的质量受原料密度的影响，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501200gm2 2的范围内。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强度及特性、握持强度、撕裂强度、蠕变特性、耐久性等。1、拉伸强度及特性 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重要特性指标。土工合成材料的抗拉强度与测定时的式样宽度、形状和约束条件有关。必须在标准规定的条

15、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kNm或Nm，而不是习惯上所用的单位面积的应力来表示。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。握持强度实验是握持试样两端1/3宽度进行的一种快速拉伸试验。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。由于试验的难度较大采用的试佯和夹具的尺寸也不尽相同。因此，测得的结果也相差很多。一般不易作为设计依据，只可用作不同土工织物的抗拉强度比较。土工织物握持力一般为0.36.0kN。土工织物对集中荷载的扩散范围

16、越大，则握持强度越高。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。4、蠕变特性 材料蠕变是指材料在受力大小不变条件下。其变形随时间增长而逐渐增大的现象，蠕变是土工合成材料的重要特性之一是材料能否长期使用的关键。5、耐久性 土工合成材料的耐久性主要指对紫外线辐射、温度变化、化学和生物侵蚀、干湿变化、冻融及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相关。1、土工合成材料在应用中应注意的问题2、简要叙述土工合成材料的力学特性