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篇(1)

【關(guān)鍵詞】土工合成材料 應(yīng)用現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TU3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

土工合成材料是近幾十年發(fā)展起來的一種新型巖土工程材料。它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(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面和各層土體之間，起著加強(qiáng)和保護(hù)土體的作用。雖然土工合成材料問世歷史不長(zhǎng)，然而整個(gè)土木工程卻因之發(fā)生了巨大變化，許多土木工程領(lǐng)域中的新概念也應(yīng)運(yùn)而生。土工合成材料是一種多功能的材料，利用合成纖維高強(qiáng)性、整體連續(xù)性、良好水理性和抗腐蝕等特性，可開發(fā)成透水的工程材料。目前已在水利、公路、鐵路、工業(yè)與民用建筑、海港、采礦、軍工等工程的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

一、土工合成材料的種類

土工合成材料（Geosynthetics）是一種新的巖土工程材料，它以人工合成的聚合物，如化纖、合成橡膠等為原料，制成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各層土體之間， 發(fā)揮增強(qiáng)或保護(hù)土體的作用。“土工合成材料”是一概括性術(shù)語(yǔ)，標(biāo)識(shí)很廣泛的產(chǎn)品，土工合成材可分為土工織物、土工膜、復(fù)合型土工合成材料和特種土工合成材料等類型。目前已廣泛應(yīng)于水利、水電、公路、鐵路、建筑、海港、采礦、軍工等各個(gè)領(lǐng)域的工程建設(shè)。

1、土工織物。土工合成材料是以高分子聚合物等制成的新型建筑材料。目前大致可分為：（1）有紡?fù)凉た椢铮唬?）針織土工織物；（3）無紡?fù)凉た椢铮唬?）復(fù)合土工織物。

2、土工膜。它主要是由透水性低的聚合物、瀝青以及合成纖維和織物另加一定的填充料和外加劑制成的材料。它具有很好的防滲和防水性能及很強(qiáng)的抗變形能力和耐久性。它的厚度一般為0.25~7.50mm，它主要有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）改進(jìn)荷載分布狀況；（2）減少填料層厚度，并能滿足抗剪強(qiáng)度的要求；（3）限制土體的側(cè)向位移；（4）抗拉性能高，能避免產(chǎn)生裂縫；（5）增加土層剛度。

3、復(fù)合型土工合成材料。它包括土工格柵、土工網(wǎng)、超輕型土工合成材料、土工膜袋、土工墊、土工格柵等。常用的土工合成材料為前3種。

4、特種土工合成材料。土工特種材料包括土工格柵、土工帶、土工格室、土工網(wǎng)、土工石籠、土工管、土工模袋、三維網(wǎng)墊、E P S 等, 均由聚合物按需要分別以不同加工方法制成。如土工格柵是聚合物片材經(jīng)沖孔和單向或雙向拉伸，形成具有條格形或長(zhǎng)方形格柵狀的抗拉材料；土工帶由聚合物經(jīng)擠壓拉伸，再加筋材復(fù)合制成的條帶抗拉材料；土工網(wǎng)由聚合物經(jīng)擠塑成網(wǎng)或由粗股條編織或由合成樹脂壓制成的具有較大孔眼和一定剛度的平面結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀材料；土工模袋由雙層化纖織物(織造型)制成連續(xù)的不同間距(厚度)的平面袋狀結(jié)構(gòu)材料。

二、工材料應(yīng)用現(xiàn)狀

1、加筋

（1）加筋土坡

將土工合成材料(土工格柵或土工織物)加入土坡中可以起加筋作用。就加筋功能而言,同針織土工織物相比,土工格柵和有紡?fù)凉た椢锟梢栽谳^小的應(yīng)變下發(fā)揮作用,針織土工織物則具有土工格柵和有紡?fù)凉た椢锼痪哂械耐凉ず铣刹牧掀矫鎯?nèi)的透水性。在實(shí)際應(yīng)用過程中,可將不同的土工合成材料組合使用,使得加筋效果更加良好。例如可將針織土工織物與土工格柵疊合鋪設(shè)、針織土工織物與有紡?fù)凉た椢锆B合鋪設(shè)結(jié)合,具有加筋和排水功能;土工合成材料作為土坡內(nèi)排水系統(tǒng)(豎向和水平向)和土工格柵、有紡?fù)凉た椢锝Y(jié)合。土工合成材料在加筋土坡中的應(yīng)用前景是將土工合成材料作為含有活性炭纖維的載體,使土工合成材料成為具有導(dǎo)水性的填充聚合物或金屬纖維。從而,通過電泳、離子轉(zhuǎn)移和電滲改善加筋區(qū)內(nèi)細(xì)粒土的性質(zhì)。

（2）加筋土擋墻

與加筋土坡類似,加筋土擋墻可以形成直立墻面。加筋材料可以是土工織物,但采用更多的是土工格柵。土工合成材料在加筋土擋墻中的應(yīng)用前景是在錨固區(qū)設(shè)置聚合繩、條帶和錨具(或土釘),將墻面單元通過加筋體錨固在錨固區(qū)。實(shí)質(zhì)上,這一概念在20 世紀(jì)80 年代在我國(guó)的加筋土擋墻上已經(jīng)采用。如果加筋土擋墻距巖體較近,也可以將錨具(或土釘)錨固在巖石上。

2、排水

土工織物主要是無紡織物，是良好的透水材料。無論是織物的法向或水平向，均具有較好的排水能力，能將土體內(nèi)的水積聚到織物內(nèi)部, 形成一排水通道，排出土體。較厚的針刺無紡?fù)凉げ己鸵恍┚哂休^多孔隙的復(fù)合土工布都可以起排水作用。在巖土工程中很多情況下需要采取排水措施, 以降低滲透壓力，或加速土體的固結(jié),或降低無壓滲流場(chǎng)的浸潤(rùn)線的位置。過去所采用的常規(guī)措施是在適當(dāng)?shù)牟课?如兩種透水性不同的土層的交界面，或土料與混凝土建筑物表面的交界面等)鋪放在碎石層進(jìn)行排水。用土工織物則可取代這種碎石層。這種取代不僅可以收到排水效果，而且施工特別簡(jiǎn)單(特別對(duì)傾斜或垂直方向的施工面) ，工程造價(jià)也可以大為節(jié)省。可用于土壩內(nèi)垂直或水平排水，土壩或土堤中的防滲土工膜后面或混凝土護(hù)面下部的排水，埋入土體中消散孔隙水壓力，軟基處理中垂直排水，擋土墻后面的排水等。

3、防滲

（1）混凝土壩防滲

在混凝土壩的上游面粘貼土工膜。沿垂直方向每隔2 米設(shè)一水平不銹鋼槽,以?shī)A緊土工膜。該方法的改善是先在混凝土壩上游面設(shè)置土工網(wǎng)格,然后將土工膜粘貼在土工網(wǎng)格上。由于紫外線和氧化作用,土工膜的壽命受到限制。如遇高溫,這些作用對(duì)大多數(shù)聚合材料的影響非常大。這方面的發(fā)展前景應(yīng)是開發(fā)改善型的聚合材料,以提供壽命更長(zhǎng)的土工膜。

（2）隧道防滲

現(xiàn)行的方法是將土工膜用于永久性混凝土里側(cè)的防滲體,與克重較大的針刺非織造土工織物一起,將水導(dǎo)入設(shè)在隧道底腳的排水出口,形成封閉的排水系統(tǒng)。然而,土工膜及其下面的土工織物的布置是很困難的。土工合成材料會(huì)從臨時(shí)的護(hù)頂下垂,在永久性混凝土襯砌施工時(shí)容易遭到破壞。土工合成材料應(yīng)和永久性混凝土襯砌同時(shí)施工,以避免在永久性混凝土襯砌施工時(shí)損壞土工合成材料。將來的發(fā)展是開發(fā)壽命在100 年以上的土工合成材料,以抵抗隧道周圍的不利環(huán)境,因而施工方法的改進(jìn)和材料的壽命是最關(guān)鍵的問題。

4、隔離

將土工合成材料放在不同的材料之間或同一材料不同粒徑之間及土體表面與上部建筑結(jié)構(gòu)之間，使其隔離開來。當(dāng)受外部荷載作用時(shí),雖然材料受力互相擠壓，而由于土工織物在中間隔開，不使互相混雜或流失，保持材料的整體結(jié)構(gòu)和功能。隔離用的土工織物必須有較高的強(qiáng)度來承受外部荷載作用時(shí)而產(chǎn)生的應(yīng)力，保證結(jié)構(gòu)的整體性。可用于道路基層與路基之間或路基與地基之間的隔離層，在土石混合壩中隔離不同的筑壩材料，用作壩體與地基之間的隔離體，堆場(chǎng)與地基間的隔離層等。

工程土工合成材料的發(fā)展趨勢(shì)

目前國(guó)內(nèi)一些較大的工程，跨世紀(jì)工程中均不同程度地應(yīng)用了土工合成材料。如長(zhǎng)江三峽工程，長(zhǎng)江口深水航道整治工程，上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)等，由此可以看出中國(guó)正成為土工合成材料應(yīng)用與銷售的最大市場(chǎng)。世界各國(guó)對(duì)中國(guó)土工合成材料的應(yīng)用與發(fā)展都十分關(guān)注，積極籌劃將設(shè)備和產(chǎn)品打入中國(guó)市場(chǎng)，這也充分說明中國(guó)土工合成材料市場(chǎng)的潛在能力很大。雖然近幾十年來土工合成材料總的發(fā)展趨勢(shì)是不管在產(chǎn)品的種類、數(shù)量和質(zhì)量上都有大幅度的提高，而對(duì)這一新型材料的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用還不普及，土工合成材料的利用和研究還比較少，有些材料的品種還是空白，與世界上的先進(jìn)國(guó)家相比，還有一定的差距。但是隨著工程建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展，土工合成材料的推廣應(yīng)用必將在工程建設(shè)中得以迅速發(fā)揮，發(fā)揮巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

四、結(jié)束語(yǔ)

土工合成材料具有其獨(dú)特的力學(xué)性能,應(yīng)用范圍廣泛，各類土工合成材料已經(jīng)應(yīng)用到水利、土建所有的領(lǐng)域中。在某些種類的特定工程中應(yīng)用土工合成材料，不僅可以減少造價(jià)，而且效果都優(yōu)于其他材料。

參考文獻(xiàn)

篇(2)

關(guān)鍵詞:公路改建 土工合成材料 施工工藝

中圖分類號(hào):U4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)07(a)-0055-01

公路改擴(kuò)建工程是在原有道路的基礎(chǔ)上,提高道路等級(jí)或改善通行能力而進(jìn)行的建設(shè)工程。它包括兩個(gè)方面的含義,其一是因現(xiàn)有道路及其附屬設(shè)施不適應(yīng)交通流量需求而進(jìn)行的道路技術(shù)等級(jí)的提高;其二是因交通量軸載需求而進(jìn)行的道路結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的提高。為了保證新舊路基連接部填土之間的緊密結(jié)合,因此,要對(duì)新填土進(jìn)行充分的壓實(shí)或加固,以減少新老路基的差異沉降。

土工合成材料是一種新型的建筑材料,由于其具有質(zhì)量輕、施工簡(jiǎn)易、運(yùn)輸方便、料源豐富等優(yōu)點(diǎn),得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用,取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。土工合成材料分為四類:土工織物、土工膜、土工復(fù)合材料和土工特種材料,其原材料主要是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各種高分子聚合物。土工織物分為有紡?fù)凉た椢锖蜔o紡?fù)凉た椢飪煞N類型,其中,針刺無紡?fù)凉た椢?具有孔隙率高、滲透性大、排水性能較好的特點(diǎn),在大壩工程中常作為排水反濾設(shè)施廣泛使用。土工膜防滲性能較好,價(jià)格便宜,但其CBR頂破強(qiáng)度較低,對(duì)于防滲要求較高的工程部位不宜使用,一般常用于壩基垂直防滲。

目前,土工合成材料主要應(yīng)用在鐵路地基、建筑物地基、瀝青路面的修補(bǔ)、擋土墻、隧道、橋梁、地鐵、臨時(shí)道路、機(jī)場(chǎng)跑道、排水管道、油田、水庫(kù)堤壩、治理環(huán)境污染等工程建設(shè)中廣泛采用土工合成材料。在公路上主要應(yīng)用在路堤防護(hù)、軟土地基的處理等,但在公路改建路基加寬處理上的應(yīng)用研究較少。如果加鋪土工合成材料,增強(qiáng)填土與加筋材料之間的摩擦力,由于加筋材料與填土的共同作用,使土工合成材料和新舊路基土體整體強(qiáng)度明顯提高,從而保證新舊路基有良好的銜接,提高路基的整體穩(wěn)定性。通過本文的研究,為土工合成材料在公路改造路基上的應(yīng)用提供一套工藝方案,減少和預(yù)防公路加寬過程中,造成的各種路基病害。

1 使用機(jī)理

將土工合成材料埋在土體之中,分布土體的應(yīng)力,增加土體的模量,傳遞拉應(yīng)力,限制土體側(cè)向位移;還增加土體和其它材料之間的摩擦阻力,提高土體及有關(guān)構(gòu)造物的穩(wěn)定性。研究認(rèn)為,砂性土在自重作用或外荷作用下易產(chǎn)生嚴(yán)重的變形或坍塌,若在土中沿拉應(yīng)變方向埋置有撓性的加筋材料,則土與加筋材料產(chǎn)生摩擦,使加筋土猶如具有某種程度的粘聚力,從而改良了土的力學(xué)特性。

2 施工工藝

(1)在路槽縱向開挖的臺(tái)階上鋪設(shè)土工合成材料,土工合成材料的寬度不應(yīng)小于2m,且跨在老路基一側(cè)的格柵寬度應(yīng)為其總寬度的1/3～1/2。

(2)土工合成材料兩端應(yīng)設(shè)置錨固端,采用開溝壓端法錨固,溝寬l00cm,溝深50cm,錨固溝位于土工合成材料平面線以外,土工合成材料在溝面倒翻轉(zhuǎn)壓實(shí)端長(zhǎng)度l00cm為宜。

(3)如不設(shè)錨固溝,可采用“U”形釘固定。施工中通常橫向鋪設(shè),并用專門施加預(yù)應(yīng)力張拉機(jī)施加預(yù)應(yīng)力,每次以75kg/m為宜,如無專門機(jī)械,可用人工拉緊,也以接近75kg/m為宜。

(4)土工合成材料搭接以鋪上碾壓前進(jìn)方向?yàn)闇?zhǔn),鋪設(shè)方向與碾壓方向相反,搭接頭為順壓方向。如是鋪設(shè)雙層以上土工合成材料,則上、下層接縫位置應(yīng)交替錯(cuò)開,錯(cuò)開長(zhǎng)度應(yīng)大于50cm。

(5)鋪設(shè)完成土工合成材料后,在臺(tái)階上填土?xí)r,應(yīng)采用推土機(jī)進(jìn)行推平到允許厚度。

3 施工應(yīng)注意的問題

(1)運(yùn)輸、貯存中不得沾污、雨淋、破損,遠(yuǎn)離火源,周圍不得有酸、堿等腐蝕性介質(zhì),不得長(zhǎng)期和直立。

(2)材料進(jìn)場(chǎng)時(shí),應(yīng)進(jìn)行抽檢。施工時(shí)應(yīng)有專人隨時(shí)檢查清基、材料鋪放方向、材料的接縫或搭接、材料與結(jié)構(gòu)物的連接,每完成一道工序應(yīng)按設(shè)計(jì)要求及時(shí)驗(yàn)收,合格后,方可進(jìn)行下道工序。

(3)施工場(chǎng)地應(yīng)平整干凈,防止損壞土工膜;鋪設(shè)應(yīng)平順,松緊適度。不平地、軟土上和水下鋪設(shè)搭接寬度應(yīng)適當(dāng)增大。

(4)鋪設(shè)人員不得穿硬底鞋操作。

(5)盡量采用寬幅,使膜在施工時(shí)接縫最少;每卷材料的重量不宜超過1t;膜與膜相連時(shí),應(yīng)采用同種土工膜。高壩應(yīng)垂直于壩軸線鋪膜,低壩應(yīng)平行于壩軸線鋪膜,以減少拼接量;接縫應(yīng)盡量與最大拉力方向平行。

(6)垂直鋪塑應(yīng)嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行施工,PE塑膜施放速度應(yīng)迅速,防止槽孔坍塌,影響鋪塑效果。

4 工程應(yīng)用

通過在某試驗(yàn)路鋪筑后,采用BZZ-100型標(biāo)準(zhǔn)汽車、5.4m長(zhǎng)桿彎沉儀,每隔20m測(cè)定路基彎沉值,共測(cè)定10個(gè)點(diǎn),有土工合成材料的路基平均彎沉為1.04mm,無土工合成材料的路基平均彎沉為1.96mm。檢測(cè)結(jié)果表明,前者的彎沉僅是后者的53%,大大地增強(qiáng)了路基的強(qiáng)度,從而降低了新老路基的沉降差。

5 結(jié)語(yǔ)

使用土工合成材料處理改造公路的路基,使新路基與老路基有良好的穩(wěn)定性,能極大地減少地基的不均勻沉降。通過竣工后的觀測(cè),在新老路基的連接部很少發(fā)生裂縫,而在沒有鋪設(shè)土工合成材料的連接部,路面上出現(xiàn)了縱向裂縫。所以,從工程效果和經(jīng)濟(jì)因素兩方面綜合來考慮,可以在路堤底部只鋪設(shè)二、三層格柵來達(dá)到減少路堤總沉降量的目的,但要對(duì)路堤進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。

參考文獻(xiàn)

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[2] 周志剛,鄭健龍.公路土工合成材料設(shè)計(jì)原理及工程應(yīng)用[M].北京:人民交通出版社,2001.

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篇(3)

【關(guān)鍵詞】水利工程；施工；土工合成材料

水利工程在目前我國(guó)的社會(huì)發(fā)展起著越來越重要的作用，對(duì)于促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)十分關(guān)鍵。然而我國(guó)作為一個(gè)水資源較為緊張的國(guó)家，因此在目前的水利工程建設(shè)中對(duì)于節(jié)能環(huán)保要求也提出了新的看法。因此，在目前的水利工程建設(shè)中，以新材料、新技術(shù)為主進(jìn)行施工受到人們的關(guān)注。土工合成材料作為目前工程項(xiàng)目中最為常見的一種，成為當(dāng)前水利工程施工人員研究和探討的熱點(diǎn)話題之一。

1.土工合成材料概述

1.1材料概念

土工合成材料是隨著科學(xué)技術(shù)和各種化學(xué)材料綜合形成的一種新型巖土工程，這種工程模式是以合成纖維、塑料和橡膠等化學(xué)聚合物為基礎(chǔ)原料形成的一種綜合性材料體系，是通過將這些合成材料置放在土體以及各種土體結(jié)構(gòu)之間，從而形成一種具備保護(hù)條件和土體土體條件的工作模式和方法。這種方法在目前的應(yīng)用中已經(jīng)形成了土工膜、土工織物和土工符合材料等多種類型體系，同時(shí)在水工建筑結(jié)構(gòu)的施工中應(yīng)用較為廣泛，已成為了目前建筑工程施工項(xiàng)目中最值得我們關(guān)注和研究的話題。這主要是由于土工合成材料在應(yīng)用的過程中具備著重量輕、施工和搬運(yùn)方便且施工強(qiáng)度高、耐腐蝕性能好以及價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)而引起的。

1.2使用范圍

近年來的社會(huì)發(fā)展中，隨著人們對(duì)于各種建筑結(jié)構(gòu)施工要求的不斷提高，其施工質(zhì)量和施工技術(shù)也得到了人們的高度重視和關(guān)注。就目前的社會(huì)發(fā)展而言，這種材料已成為目前土木工程和巖土工程施工的關(guān)鍵所在。尤其是在水利工程的基層施工中，其主要使用者防滲墻結(jié)構(gòu)、壩體結(jié)構(gòu)和渠道襯砌施工之中。同時(shí)，伴隨著節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展社會(huì)觀念的提出，這種材料在施工中由于其節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)好而得到得到人們的關(guān)注與重視。我國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，在改革開放的多年時(shí)間里，由于水利工程整體性和抗?jié)B性不科學(xué)而造成了施工質(zhì)量和施工效益影響，更是造成嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象。因此，在目前的水利工程建設(shè)中，各種新材料的應(yīng)用受到人們的重視，而土工符合材料也得到人們的關(guān)注。

2.土工合成材料施工技術(shù)

土工合成材料的應(yīng)用是出自于巖土工程建設(shè)的一種新型材料體系，其在水利工程建設(shè)中發(fā)揮著不可忽視的作用與意義，同時(shí)其在應(yīng)用的過程中不僅是在各種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之中的應(yīng)用，同時(shí)更是廣泛的應(yīng)用在各種主體結(jié)構(gòu)施工模式。而且在施工的過程中，由于施工材料的不同而對(duì)于工程的設(shè)計(jì)原理、物料使用量的計(jì)算以及施工工藝等方面都提出了新的認(rèn)識(shí)和要求。防滲土工合成料作為目前最為常見的一種，其在目前工程施工中得到了人們的重視，同時(shí)對(duì)于施工方法的研究也成為我們關(guān)注的重點(diǎn)。下面就施工中存在的各方面要求進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的總結(jié)和研究。

2.1坡面鋪膜防滲

在目前的土工合成材料施工的過程中，坡面鋪膜是最為常見的工程模式，其在施工的過程中，施工技術(shù)和施工體系是最為關(guān)鍵的模式。就當(dāng)前的就當(dāng)前的水利工程施工而言，其多數(shù)工程項(xiàng)目都是以土石壩為主的壩體結(jié)構(gòu)模式，這種施工方式的選用對(duì)于整個(gè)工程的施工而言極為關(guān)鍵，同時(shí)在施工的過程中還需要對(duì)焊接工藝進(jìn)行系統(tǒng)控制。焊接技術(shù)的應(yīng)用直接決定著焊接工程質(zhì)量，同時(shí)也決定著整個(gè)工程的施工效益要求。因此，在施工的過程中復(fù)合土工膜的施工極為關(guān)鍵和重要。

2.2堤身削坡與堤腳開挖

堤身削坡和堤腳開挖可采用人工配合機(jī)械施工，堤身按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行削坡，使其坡度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，削坡后仔細(xì)清面，盡可能將坡面清理干凈，整體上滿足平整度要求，堤身堤頂分別開挖止滑槽。堤腳基礎(chǔ)按設(shè)計(jì)斷面開挖，達(dá)到相對(duì)不透水層后再向下開挖1m，寬1m深的溝槽，并清理開挖斷面，同時(shí)做好基坑排水及基坑邊坡穩(wěn)定工作。完成以上工作后，施工和測(cè)量人員再進(jìn)行堤坡規(guī)格檢查，并做好實(shí)地施工記錄和填寫堤坡工程驗(yàn)收單，請(qǐng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收簽證后，即可鋪膜。

2.3施工鋪設(shè)復(fù)合土工膜

在進(jìn)行壩體土工膜鋪設(shè)時(shí)，可以是順壩軸方向鋪設(shè)，最好是垂直壩軸線鋪設(shè)。但是為了減少焊縫的長(zhǎng)度，通常采用順壩坡鋪方案。對(duì)于高壩來講，土工膜鋪設(shè)通常采用壩上部分垂直壩軸線來鋪設(shè)，不但能滿足應(yīng)力最小要求，也能滿足焊縫少的特點(diǎn)；壩底可采用順壩鋪設(shè)，以減少焊縫。復(fù)合土工膜鋪設(shè)時(shí)，要按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，從堤頂鋪到坡底基槽，并埋入相對(duì)不透水層。鋪設(shè)完畢后，應(yīng)盡快回填堤腳和上部護(hù)坡，以避免開挖斷面局部土質(zhì)差而產(chǎn)生滑坡，鋪膜時(shí)，注意張馳適度，避免應(yīng)力集中和人為損傷，要求土工膜與地基結(jié)合面務(wù)必吻合平整，切不可有上、下游方向凸出的褶皺。

3.滲土工合成材料在工程施工中常出現(xiàn)的問題

防滲土工合成材料在工程施工中經(jīng)常出現(xiàn)的問題有：經(jīng)常遭受石塊或其他尖棱物的穿刺破壞；由于土工薄膜缺少約束支撐，在承受水壓力和土壓力時(shí)易于被鼓破；薄膜受到下層氣體或液體的頂托產(chǎn)生應(yīng)力集中導(dǎo)致破壞；鋪設(shè)在支撐土與混凝土面板之間的土工薄膜由于受到溫度、重力、土移、浪擊和水位變化等因素的影響，可能引起界面滑動(dòng)，使土工薄膜產(chǎn)生過度拉伸、撕裂或擦傷；在斜面上用土或混凝土面板保護(hù)土工薄膜，當(dāng)水位驟降時(shí)，土體中的孔隙水壓力和庫(kù)水位失去平衡而造成失穩(wěn)滑動(dòng)。只要按照施工規(guī)范和施工組織設(shè)計(jì)施工，確保施工質(zhì)量，就可避免或減少類似問題的出現(xiàn)。

篇(4)

關(guān)鍵字：復(fù)合土工材料； 水利工程；應(yīng)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(hào)：F407.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104（2012）02-

土工合成材料是應(yīng)用于巖土工程，以高分子聚合物合成材料制成的各種產(chǎn)品的統(tǒng)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(fù)合土工材料的含義

復(fù)合土工材料是土木工程應(yīng)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(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各種土體之間，發(fā)揮加強(qiáng)或保護(hù)土體的作用。《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)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(fù)合材料等類型。土工特種材料包括土工膜袋、土工網(wǎng)、土工網(wǎng)墊、土工格室、土工織物膨潤(rùn)土墊、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）等。土工復(fù)合材料是由上述各種材料復(fù)合而成，如復(fù)合土工膜、復(fù)合土工織物、復(fù)合土工布、復(fù)合防排水材料（排水帶、排水管）等。

二、復(fù)合土工材料的分類

應(yīng)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(fù)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(zhǎng)纖維按隨機(jī)排列制成絮墊，經(jīng)機(jī)械纏合(針刺)或熱粘或化學(xué)粘合而成的布狀卷材(即無紡布)。

2、土工膜

土工膜是20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的，它是由聚合物或?yàn)r青制成的一種相對(duì)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(xiàn)場(chǎng)或廠內(nèi)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(wǎng)、土工石籠、土工管，土工模袋、三維網(wǎng)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(fù)合材料

土工復(fù)合材料包括復(fù)合土工膜和復(fù)合防排水材料，均由兩種或兩種以上土工合成制品復(fù)合或組合而成，如復(fù)合土工膜由土工膜與土工織物經(jīng)加熱滾壓而成，主要是為了增加材料的強(qiáng)度。承受更大的荷載，復(fù)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(yīng)用

1、加筋作用

加筋作用是指在土體中的一定部位埋設(shè)水平方向的土工合成材料，也稱加筋材料，將土體壓實(shí)后，土與加筋材料密切結(jié)合成一復(fù)合土體(加筋土)，當(dāng)在復(fù)合土體表面施加荷載時(shí)，由于加筋材與周圍土之間有較大的摩阻力(有時(shí)尚有咬合力)，限制了土的側(cè)向變形，相當(dāng)于在土體側(cè)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(wěn)定性。這種作用在水利工程中能夠穩(wěn)定、限制各種結(jié)構(gòu)中的巖土體在長(zhǎng)時(shí)間使用過程中的位移發(fā)生，并能使作用在土壤的局部應(yīng)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(jīng)編土工格柵、玻纖土工格柵和土工網(wǎng)可以作為水利工程中的加筋材料。土工合成材料加筋效應(yīng)主要有：筋材的抗拉作用、筋土界面相互作用和應(yīng)力擴(kuò)散作用等，而在多層加筋的情況下，應(yīng)分別考慮筋土界面的摩擦作用(即各層筋土界面作用對(duì)填料產(chǎn)生側(cè)向約束作用)和最下一層筋土界面作用產(chǎn)生整理的界面剪應(yīng)力對(duì)其下面土體產(chǎn)生的附加水平約束作用(提高土體的穩(wěn)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(fā)擴(kuò)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(fā)以保護(hù)環(huán)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(fù)合土工膜，后者應(yīng)用更為廣泛，更能適應(yīng)各種復(fù)雜工程的情況。

3、防護(hù)作用

防護(hù)是指為了消減自然現(xiàn)象、環(huán)境影響和人類活動(dòng)對(duì)堤坡和岸坡造成的危害，而采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，土工合成材料的發(fā)展，為岸坡防護(hù)提供了新的途徑。在被保護(hù)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(hù)岸坡不受水流和波浪等的破壞，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的護(hù)坡材料。

4、隔離作用

土工布可將不同的土質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分離，形成穩(wěn)定的分界面，使各層結(jié)構(gòu)分離，按照要求發(fā)揮各自的特性和整體作用，以避免相互混雜產(chǎn)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(fā)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(dāng)土中水從細(xì)粒土流向粗粒土，或水流從土內(nèi)向外流出的逸出處，需要設(shè)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(huì)造成管涌和流土破壞。傳統(tǒng)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(shè)，施工工藝較復(fù)雜。土工織物的過濾功能和傳統(tǒng)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(shí)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(wěn)。

6、排水作用

篇(5)

關(guān)鍵詞：土工膜防滲；復(fù)合土工膜；土工膜鋪設(shè)；接縫；KS 熱熔膠粘劑；土工膜粘接

中圖分類號(hào)：TU592 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

0 引言

例如，南水北調(diào)選擇兩布一膜型PE復(fù)合土工膜（PE厚度0.30毫米，上下層長(zhǎng)絲非織造土工布各重150g/m2）整體防滲。施工中采用膜焊接、非織造土工布縫合的接縫方法，測(cè)得接縫拉伸斷裂強(qiáng)度僅為母材強(qiáng)度的27％。在試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上提出了膜焊接后，膜與非織造土工布、非織造土工布與非織造土工布之間采用KS熱熔膠黏劑黏合的接縫加固方法。加固后的接縫強(qiáng)度達(dá)到母材強(qiáng)度的97％，滿足《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》SL / T 225-98中接縫強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度80％的技術(shù)要求。

1、接縫方法的優(yōu)點(diǎn)

聚乙烯復(fù)合土工膜具有重量輕、強(qiáng)度高、無毒、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種防滲工程。復(fù)合土工膜的接縫處理是施工建設(shè)的最重要的一步。若接縫不當(dāng)，則將成為防滲系統(tǒng)的薄弱區(qū)，接縫質(zhì)量控制是防滲施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵之一，直接影響整體防滲效果和工程質(zhì)量。復(fù)合土工膜出廠時(shí)一般預(yù)留施工接縫，接縫處的聚乙烯膜與無紡布是分離的。目前施工中，接縫大都采用膜與膜雙縫焊接，非織造土工布之間縫合的方法見圖 1 所示。

2、目前接縫方法的缺點(diǎn)

目前使用的PE防滲膜一般都很薄，現(xiàn)場(chǎng)受風(fēng)力、濕度、電壓、塵土、基層平整度、坡度等多種因素的影響，膜焊接后存在燒洞、局部粘接強(qiáng)度過低等現(xiàn)象，尤其是 0.3 mm以下的膜焊接質(zhì)量非常差，現(xiàn)場(chǎng)采用熱焊槍修補(bǔ)效果并不理想。接縫處的土工布與防滲膜之間是脫離的、松弛的，試驗(yàn)測(cè)得接縫強(qiáng)度僅為復(fù)合土工膜母材強(qiáng)度的 20 % ～40 ％，達(dá)不到應(yīng)用技術(shù)規(guī)范 SL/T 225—98 《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)劃》 中不低于 80 %的技術(shù)要求。針對(duì)目前復(fù)合土工膜接縫焊接縫合法存在的缺陷，研究接縫的加固方法對(duì)于提高防滲工程質(zhì)量具有重要的意義。

3 試驗(yàn)材料及方法

3.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用兩布一膜型 PE 復(fù)合土工膜，PE 膜厚 0.30mm，上下層為長(zhǎng)絲非織造土工布，各重 150 g/m2。其主要技術(shù)指標(biāo)見表 1。

接縫加固選用 KS 熱熔膠黏劑 （簡(jiǎn)稱 KS 膠），粘接防滲膜技術(shù)指標(biāo)見表 2。

3.2 試驗(yàn)方法

為便于接縫與母材力學(xué)性能對(duì)比，評(píng)價(jià)接縫效果，按照 GB/T 15788—2005 《土工布及其有關(guān)產(chǎn)品寬條拉伸試驗(yàn)》 的試驗(yàn)方法測(cè)定接縫拉伸斷裂強(qiáng)度。在直徑 200 mm抗?jié)B儀上，按 GB/T 19979.1—2005 《土工合成材料 防滲性能 第 1 部分：耐靜水壓的測(cè)定》 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定接縫處耐靜水壓力；以 900 ml/min 進(jìn)水速度測(cè)定接縫處水脹破壓力。

4 接縫加固方法

1） 先將緊鄰預(yù)留接縫處膜與土工布之間結(jié)合不牢固的母材膜布剝離，這是母材的強(qiáng)度薄弱部位 （可能是膜與土工布熱合過程中，粘接不牢造成的）。見圖 2、 圖 3 中 A部位。

2） 預(yù)留接縫中膜雙縫焊接后，采用 KS 熱熔膠黏劑將膜與土工布、土工布與土工布粘合成一體。見圖 2、圖 3。

5試驗(yàn)結(jié)果及分析

5.1 接縫強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

按照上述試驗(yàn)方法測(cè)定了接縫、加固后的接縫以及母材的斷裂強(qiáng)度，結(jié)果見表 3。

從表 3 可以看出接縫實(shí)施加固措施后，效果是顯著的。膜焊接、膜與上部土工布、土工布與土工布之間采用KS 膠粘合的接縫方法比膜焊接、膜上部土工布縫合的接縫法斷裂強(qiáng)度提高 159 %，達(dá)到母材強(qiáng)度的 70 %；膜焊接，膜與上下土工布、土工布與土工布之間采用 KS 膠粘合的接縫方法比膜焊接、膜上部土工布縫合接縫法斷裂強(qiáng)度提高 257 %，達(dá)到母材強(qiáng)度的 97 %，斷裂點(diǎn)發(fā)生在 A 處。接縫強(qiáng)度達(dá)到不低于母材強(qiáng)度 80 %的技術(shù)要求。

試驗(yàn)繪出了母材、不同接縫方式拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線，見圖 4 所示。

在圖中：①是基材的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線；②是膜焊接、上部土工布縫合接縫的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線；③為膜焊接后、膜與上部土工布、土工布與土工布之間采用 KS 膠粘合加固后接縫拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線；④為膜焊接后、膜與上下部土工布、土工布與土工布之間采用 KS 膠粘合加固后接縫拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線。

圖 4 中曲線②的第一個(gè)峰值為防滲膜拉伸屈服點(diǎn)， 第二個(gè)峰值為防滲膜斷裂點(diǎn)，第三個(gè)峰值為縫合土工布斷裂點(diǎn)。在第二個(gè)峰值時(shí)測(cè)定的強(qiáng)度應(yīng)為接縫的斷裂強(qiáng)度，在第二個(gè)峰值后，防滲膜已斷裂失去防滲功能，在第三個(gè)峰值時(shí)測(cè)定的極限強(qiáng)度不能為接縫的斷裂強(qiáng)度。

5.2 抗?jié)B性能試驗(yàn)結(jié)果

按照上述試驗(yàn)方法測(cè)定了接縫、加固后的接縫以及母材的抗?jié)B性能，試驗(yàn)結(jié)果見表 4 所示。

從表 4 中可以看出，不同強(qiáng)度的接縫和母材均可以達(dá)到 0.6 MPa 靜水壓下不滲漏。在試驗(yàn)中試件背水面設(shè)置有孔徑 3 mm 的墊板，細(xì)孔墊板的支撐作用致 0.6 MPa 靜水壓下抗?jié)B性能表現(xiàn)不出差異，難以反映出真實(shí)的抗?jié)B性能。

表 4 中脹破壓力是在無墊板無支承情況下測(cè)定的，可以真實(shí)地反映出復(fù)合土工膜抗?jié)B強(qiáng)度的相對(duì)大小。從表 4中可以看出目前工程常用的膜焊接、膜上部土工布縫合的接縫方法接縫抗?jié)B強(qiáng)度僅為母材抗?jié)B強(qiáng)度的 36 %，采用KS 膠加固后的接縫抗?jié)B強(qiáng)度超過母材抗?jié)B強(qiáng)度。主要原因：一方面接縫處膜與土工布粘結(jié)成一體，KS 膠層又具有一定的厚度，可使接縫抗?jié)B強(qiáng)度大大提高；另一方面預(yù)留接縫處防滲膜厚度高于母材體內(nèi)膜的厚度；工廠在復(fù)合土工膜生產(chǎn)過程中膜沒受高溫老化及輥壓破壞的影響。

6結(jié)語(yǔ)

1)目前復(fù)合土工膜采用的膜焊接、膜上部土工布縫合的接縫方法，接縫處斷裂強(qiáng)度和抗?jié)B性能與母材相比偏低，接縫成為復(fù)合土工膜防滲系統(tǒng)中最薄弱的部位，接縫存在的問題要引起重視。提高復(fù)合土工膜施工中接縫的強(qiáng)度和抗?jié)B性能，有利于確保防滲工程的系統(tǒng)性和整體性，提高工程質(zhì)量。

2） 在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，提出了膜焊接后、膜與土工布、土工布與土工布之間用 KS 熱熔膠黏劑粘合加固的接縫方法是可行的，接縫強(qiáng)度達(dá)到了 《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》 要求，同時(shí)修補(bǔ)了膜焊接后的缺陷，提高了接縫抗?jié)B性能。

3） 試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)有些復(fù)合土工膜預(yù)留接邊與母材相鄰部位的強(qiáng)度會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于母材的強(qiáng)度。建議復(fù)合土工膜生產(chǎn)廠家改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高該部位膜與布的結(jié)合強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 楊建平，壽偉，王鐵強(qiáng). 淺論復(fù)合土工膜在南水北調(diào)工程中的應(yīng)用技術(shù)[J]. 南水北調(diào)與水利科技，2009，7（3）：109-116.

[3] 王春燕，余梁蜀，馬斌，等. 復(fù)合土工膜在南水北調(diào)工程中的防滲作用[J]. 水利科技與經(jīng)濟(jì)，2009，15（8）：738-746.

103-104.

篇(6)

【關(guān)健詞】加筋技術(shù)；本構(gòu)模型；數(shù)值分析；彈塑性應(yīng)變

1.加筋土基本理論的研究

1.1問題的提出

加筋土就是在土中埋設(shè)抗拉強(qiáng)度比較高的材料而形成的一種復(fù)合體，其基本原理為土與加筋材料之間存在著摩擦作用，此摩擦作用限制了土的變形，從而提高了土體的抗剪強(qiáng)度。

自七十年代加筋擋土墻技術(shù)引入我國(guó)以來，全國(guó)累積已完成千余座加筋土工程。79年礦業(yè)系統(tǒng)在云南修建一座高2米的儲(chǔ)煤倉(cāng)下?lián)跬翂Γ?0年在淮南鐵路樞紐建成了第一座鐵路加筋擋土墻，國(guó)內(nèi)已建成的西包線古邑加筋擋土墻高達(dá)35米，為當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)之最、世界高擋墻之一。而98年在云南楚大高速公路建設(shè)中建成的三級(jí)加筋擋土墻總高度已達(dá)到43.75米。近幾年在公路建設(shè)和水利、礦山工程建設(shè)中軟弱土地基處理和擋土墻結(jié)構(gòu)中加筋土技術(shù)應(yīng)用較多，全國(guó)加筋土技術(shù)在具體工程中建設(shè)中得到了相當(dāng)成功的運(yùn)用，但加筋土理論卻相對(duì)落后。完善加筋土理論，指導(dǎo)具體工程實(shí)踐，將進(jìn)一步促進(jìn)加筋土加筋土技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

1.2加筋土理論簡(jiǎn)介

1.2.1 加筋土的概念

把筋材沿主應(yīng)變方向鋪設(shè)以彌補(bǔ)土體抗拉性弱的特點(diǎn)，這樣的土體就是加筋土。加筋復(fù)合材料具有下列特性：a. 應(yīng)力沿筋材和土體接觸面連續(xù)傳遞；b. 筋材按一定角度鋪設(shè)在整個(gè)土體中，而不是某一局部通過土和筋材的摩擦力或被動(dòng)阻力傳遞。

1.2.2 加筋土的破壞原因

加筋土的破壞可能由以下幾種情況引起：

筋材斷裂；b. 筋材從土體中被拔出；c. 土體本身的剪切破壞；d. 整個(gè)土體沿筋材滑動(dòng)。

1.3 加筋土的分析方法

目前對(duì)加筋土的計(jì)算分析主要分為復(fù)合模式和分離模型。

1.3.1 復(fù)合模式

把筋、土當(dāng)作復(fù)合材料。把加筋土看成宏觀上均勻的復(fù)合型材料，土與筋材的相互作用

表現(xiàn)為內(nèi)力，只對(duì)復(fù)合材料的性質(zhì)產(chǎn)生影響，而不直接出現(xiàn)在應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算中，在有限元的計(jì)算中需要建立一個(gè)復(fù)合的本構(gòu)模型。但它一般只考慮了筋材的抗拉力作用，能夠提高土體在拉力作用方向的剛度，但未考慮其在壓力和扭轉(zhuǎn)作用下對(duì)土體的影響。因此復(fù)合模型有一定的局限性，但仍不失為一種有效的計(jì)算方法。

1.3.2 分離模型

把筋、土分開考慮。一般將加筋體用一維線性單元或薄層矩形單元進(jìn)行模擬，土體仍采用未加筋時(shí)的本構(gòu)模型，土與筋之間的相互作用常采用接觸單元進(jìn)行模擬。這種方法應(yīng)用比較廣泛，但對(duì)某些結(jié)構(gòu)不適用，如土釘墻、格柵加筋等結(jié)構(gòu)。

1.4 加筋土的本構(gòu)模型

1.4.1 加筋土的彈塑性硬化——軟化模型

由于土是一種彈塑性材料，加筋土也應(yīng)是彈塑性體，因此在加筋土的本構(gòu)模型中，一些研究者開始尋求加筋土的彈塑性模型。在土工合成材料加筋土軟化試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，提出了紗窗加筋土以及土工織物加筋土的應(yīng)變硬化—軟化的應(yīng)力應(yīng)變?nèi)S實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從應(yīng)力應(yīng)變曲線可以看出，隨著荷載的增加，應(yīng)力應(yīng)變表現(xiàn)為曲線形式，為彈性非線性變形，在此階段，土體不斷被壓密，隨著荷載的增加，土體的變形一方面呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，另一方面加筋土又限制土體的變形，使得加筋土的強(qiáng)度提高。在峰值之后，加筋土表現(xiàn)出塑性變形，出現(xiàn)負(fù)坡度的變形曲線，并逐漸達(dá)到流體狀態(tài)，此時(shí)表現(xiàn)為一水平線。在第一階段，應(yīng)力應(yīng)變表現(xiàn)為彈性非線性，用Duncan-Chang模型來處理，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系滿足廣義胡克定律；第二階段，處于塑性狀態(tài)，本構(gòu)方程按應(yīng)變能原理推導(dǎo)；第三階段，即為流體階段，當(dāng)最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力為常量時(shí)，加筋土的殘余強(qiáng)度保持不變。

1.4.2 加筋土的彈塑性應(yīng)變硬化模型

對(duì)于加筋土的本構(gòu)關(guān)系，當(dāng)筋土復(fù)合材料初始屈服后，其狀態(tài)為部分彈性、部分塑性，對(duì)于任何應(yīng)力增量，應(yīng)變?cè)隽考俣閺椥栽隽亢退苄栽隽績(jī)刹糠种汀＜俣ㄋ苄詰?yīng)變?cè)隽亢秃退苄詣?shì)的應(yīng)力梯度成正比，加筋土材料一般不遵循關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則，但目前尚不能有根據(jù)的確定塑性勢(shì)函數(shù)，且由非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則所得到的彈塑性矩陣為非對(duì)稱的，使計(jì)算工作量增大，因此在加筋土彈塑性分析中仍采用相關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則，再根據(jù)這些假設(shè)得到加筋土的彈塑性應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系。

1.4.3 加筋土的動(dòng)彈塑性模型

許多加筋材料是且有蠕變性的，如土工合成材料。如果要考慮加筋土體的應(yīng)力應(yīng)變隨時(shí)間的變化，就應(yīng)當(dāng)采用與時(shí)間相關(guān)的流變模型。1999年，波蘭的薩維基（swicki)建立了適用于土工合成材料的流變模型。此模型建立在連續(xù)介質(zhì)的基礎(chǔ)上，模型中假設(shè)土工合成材料是粘彈性體，土是塑性體。在彈性階段中，筋材的初應(yīng)力增大，致使土體中宏觀應(yīng)力的重組，直到土體達(dá)到屈服條件。土體剛產(chǎn)生塑流對(duì)應(yīng)的時(shí)間可以由模型確定，在塑性階段，加筋土單元的總應(yīng)變?cè)龃蟆Ｔ诖穗A段可以確定描述加筋土的塑性應(yīng)變率和加筋土單元的水平變形。

1.5加筋土理論存在的問題

加筋土技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，但理論研究總的說來嚴(yán)重滯后于工程應(yīng)用。對(duì)加筋土的基本性狀、機(jī)理、新的設(shè)計(jì)計(jì)算理論，十多年來未見有新的突破、新的發(fā)現(xiàn)。對(duì)加筋擋土土墻的結(jié)構(gòu)、內(nèi)部穩(wěn)定計(jì)算一直采用局部應(yīng)力平衡法，對(duì)高大擋土墻的設(shè)計(jì)，這一方法顯然不太適用。對(duì)外部穩(wěn)定計(jì)算，一直采用剛性墻假定，計(jì)算過程雖大大簡(jiǎn)化了，但與實(shí)際工作狀態(tài)的差距也加大了。近來來做了一些現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，并用有限元方法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，但土體本構(gòu)方程的準(zhǔn)確描述不容易，彈塑性模型模型選擇上爭(zhēng)議較大。實(shí)驗(yàn)獲取土性指標(biāo)與實(shí)際有差距，筋、土的界面處理困難，而且繁雜的數(shù)值計(jì)算并不為大眾所理解和掌握，使得數(shù)值計(jì)算的結(jié)果具有更多的學(xué)術(shù)意義而工程意義較小。筋—同工作機(jī)理的闡述和簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)計(jì)算才是工程應(yīng)用所企求的。

2.結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過數(shù)十年的工程應(yīng)用，土工合成材料取得了迅速的發(fā)展，也積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。但是，由于對(duì)加筋材料特性認(rèn)識(shí)的不充分，未能真正弄清楚筋同作用機(jī)理，建議今后的理論研究應(yīng)從以下兩個(gè)方面努力：a. 材料物理力學(xué)性質(zhì)的確定，特別是對(duì)新型土工材料的認(rèn)識(shí)亟待提高，應(yīng)對(duì)材料的耐久性和耐腐蝕性的測(cè)試和設(shè)計(jì)提出要求和建立標(biāo)準(zhǔn)，以滿足工程需要；b. 理論計(jì)算和設(shè)計(jì)方法的完善。特別是對(duì)加筋土坡和地基的設(shè)計(jì)方法和施工規(guī)范亟待出臺(tái)，從理論上完善計(jì)算方法和設(shè)計(jì)理論，減少盲目性。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 王釗. 土工合成材料的蠕變?cè)囼?yàn) [J] 巖土工程學(xué)報(bào). 1994.16(6).

篇(7)

【關(guān)鍵詞】：路堤、加固、防護(hù)

中圖分類號(hào)： U213.1+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

前言

我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，在山區(qū)修建高速公路時(shí)，不可避免地會(huì)遇到大量高填方路堤以及縱向和橫向斜坡地形。按目前常用的路基邊坡坡度填筑路基，將造成邊坡坡面高闊，占用大量的土地。在橫向半挖半填路基、縱向填挖路基交界處易出現(xiàn)不均勻沉降，造成路面結(jié)構(gòu)開裂破壞和行車不適。

本文主要是從公路修筑前路堤填料的選擇和公路建成后路堤的防護(hù)和加固兩方面來進(jìn)行探討的。

第一章 公路修筑前路堤填料的選擇

1.1 在路堤中加入粉煤灰

近幾年來，一種輕質(zhì)的路基填料——粉煤灰，已經(jīng)大量地應(yīng)用于高速公路路堤填筑工程中。作為路堤填料，粉煤灰有它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它是由煤炭燃燒后而形成的，它一般在電廠中常見，屬于廢棄料。用它作為路堤填料，既可以節(jié)省填料，又可以保護(hù)環(huán)境、節(jié)約耕地，尤其是在山區(qū)。粉煤灰由其自重較一般土體小三分之一以上，在相同的路堤填筑中，粉煤灰填筑的路堤比一般土路堤的自重荷載明顯減少，地基附加力及沉降變形量變小，有利于路基穩(wěn)定。

1.2 在路基中鋪設(shè)土工格柵

在公路修筑路基的時(shí)候，可以在路基中鋪設(shè)土工合成材料。利用土工合成材料加筋來提高路基的穩(wěn)定性。人類早在幾千年前就開始用天然植物纖維鋪路和筑城。后來上升為理論，法國(guó)工程師分析了加筋的機(jī)理。隨著塑料等合成材料的發(fā)展，土工合成材料被用于加筋工程。最常用的一種是土工格柵。

利用土工合成材料加筋路基，可以在保證路基穩(wěn)定的前提下有效收縮邊坡坡腳，減少對(duì)耕地的占用。土工合成材料在處治路基不均勻沉降方面也取得了較好的效果。國(guó)內(nèi)許多學(xué)者都對(duì)其進(jìn)行了研究。中科院地質(zhì)研究所的李志清等人對(duì)土工格柵加固高速公路路堤進(jìn)行了研究，得出了加筋對(duì)路堤沉降有不同程度的改善作用，土工格柵加筋能使路基承載力顯著提高，并改善土體應(yīng)力環(huán)境，有效地減少沉降量。

第二章 公路建成后路堤的防護(hù)和加固

在公路建成以后，路堤的防護(hù)與加固主要是指坡面的防護(hù)與加固。

2.1坡面的防護(hù)

植物防護(hù)和工程防護(hù)是目前最常用的坡面防護(hù)設(shè)施。前者可視為有“生命”防護(hù)，后者屬于無機(jī)物防護(hù)。當(dāng)邊坡為土質(zhì)邊坡時(shí)，多采用生命防護(hù)；當(dāng)邊坡為石質(zhì)路塹邊坡時(shí)，多采用無機(jī)物防護(hù)。

2.1.1植物防護(hù)植物防護(hù)也可叫做生物防護(hù)。生物防護(hù)的優(yōu)點(diǎn)為：美化路容，協(xié)調(diào)環(huán)境，調(diào)節(jié)邊坡土的濕度和溫度，起到固結(jié)和穩(wěn)定邊坡的作用。它多適用于坡高不大，邊坡比較平緩的土質(zhì)邊坡。生物防護(hù)主要包括：種草、鋪草皮和植樹。除植樹(主要用于下邊坡)屬傳統(tǒng)防護(hù)形式外，植草或鋪草皮是近年來才在高等級(jí)公路上興起的一種綠色防護(hù)形式。其優(yōu)點(diǎn)是能在短期內(nèi)恢復(fù)公路沿線的綠色和防止邊坡沖刷，但養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高,，隨時(shí)保持綠色有一定困難。

土質(zhì)邊坡防護(hù)也可采用拉伸網(wǎng)草皮、固定草種布或網(wǎng)格固定撒種。

拉伸網(wǎng)草皮是在土工網(wǎng)或是土工墊等土工合成材料上鋪設(shè)3-5cm的種植土層經(jīng)過撒種、養(yǎng)護(hù)后形成的人工草皮。固定草種布是在土工織物紡織時(shí)將草種固定于土工織物中，然后到現(xiàn)場(chǎng)鋪筑以促進(jìn)草皮生長(zhǎng)的一種邊坡防護(hù)方法。網(wǎng)格固定撒種是先將土工網(wǎng)固定于需防護(hù)的邊坡上，然后撒種形成草皮的一種邊坡防護(hù)方法。

2.1.2工程防護(hù)當(dāng)高速公路的兩側(cè)不適宜用植物防護(hù)時(shí)，宜采用砂石、水泥、石灰等礦質(zhì)材料進(jìn)行坡面防護(hù)。主要包括砂漿抹面、勾縫、噴涂、石砌護(hù)坡和護(hù)面墻。石質(zhì)挖方坡面多用砂漿抹面防護(hù)。這些石質(zhì)挖方坡面的巖石表面易受風(fēng)化，但比較完整，尚未剝落，如頁(yè)巖、泥沙巖、千枚巖的新坡面。 出現(xiàn)此種情況應(yīng)及時(shí)予以封面，以防止風(fēng)化形成病害。石灰漿是最常用的抹面材料，其中石灰為膠結(jié)材料，要求精選。混合料如加紙筋或竹筋，可提高強(qiáng)度，防止開裂。抹面厚度視材料與坡面而定，一般2-10cm。操作前，把坡面的風(fēng)化層、浮土與松動(dòng)的碎

塊都清理掉，填坑補(bǔ)洞，灑水潤(rùn)濕。抹面之后，及時(shí)拍漿，抹平和養(yǎng)生。

易風(fēng)化且坡面不平整的巖石挖方邊坡應(yīng)采用噴漿施工，該方法簡(jiǎn)便，效果較好。厚度一般為5-10cm。此種方法由于水泥的用量大，重點(diǎn)工程宜采用此法。目前有一種比較經(jīng)濟(jì)的砂漿：水泥，石灰，河沙及水，它們按質(zhì)量比為1：1：6：3配合。噴漿的處治方法和抹面相同。對(duì)坡面較陡或易風(fēng)化的坡面，可以在噴漿前先鋪設(shè)加筋材料，加筋材料可以用鐵絲網(wǎng)或是土工格柵，噴漿坡面應(yīng)設(shè)置排水孔。

對(duì)于比較堅(jiān)硬的巖石坡面，為防水滲入縫隙造成病害，視縫隙深淺與大小，分別予以灌漿，勾縫或嵌補(bǔ)等。

為了防止地面水沖刷，宜采用石砌護(hù)坡或護(hù)面墻。漿砌和干砌是石砌護(hù)坡的兩種形式。護(hù)面墻比護(hù)坡厚，有一定的抗推力作用，其優(yōu)點(diǎn)是能就地取材、工藝簡(jiǎn)單，但自重大，不宜在高邊坡上使用。下面介紹幾種石砌護(hù)坡的形式：

(1)菱形網(wǎng)格護(hù)坡，這種護(hù)坡可采用預(yù)制安裝，也可采用水泥混凝土現(xiàn)澆的形式。這種方法工藝簡(jiǎn)單，便于施工，可在網(wǎng)格里種草。但僅限于填方邊坡和土質(zhì)挖方邊坡。

(2)六角空心磚護(hù)坡。這種護(hù)坡是近幾年來才發(fā)展起來的，是一種用水泥混凝土預(yù)制安裝的邊坡防護(hù)形式，似蜂巢狀。施工工藝簡(jiǎn)單，空洞內(nèi)可填土綠化，有一定觀賞價(jià)值，但自重大，費(fèi)用高，還會(huì)阻礙邊坡水的排出，對(duì)邊坡穩(wěn)定不利，要慎重選用。

(3)窗孔肋式護(hù)坡。一般用漿砌片石或片石混凝土做肋，用水泥預(yù)制混凝土塊做成拱形窗臺(tái)，坡面水從肋上排出，窗內(nèi)可植草，目前是一種較為理想的防護(hù)形式，但肋厚容易被偷工減料，應(yīng)加強(qiáng)施工管理和質(zhì)量監(jiān)理。

(4)噴射混凝土護(hù)坡。對(duì)一些較高的風(fēng)化巖石邊坡，采用噴射混凝土作護(hù)坡可阻止風(fēng)化，且重量輕，施工所需設(shè)備簡(jiǎn)單，但費(fèi)用較高，厚度難以控制，對(duì)景觀有一定影響，應(yīng)盡量少采用。

2.2 坡面的加固

坡面的加固形式有以下幾種：

(1) 護(hù)腳墻與抗滑墻

在本質(zhì)上，護(hù)腳墻與抗滑墻沒有太大區(qū)別，只有斷面大小和埋深不同(有時(shí)也加錨桿或錨索)。護(hù)腳墻的作用是保護(hù)坡腳不受沖刷和破壞，不能抵抗推力；抗滑墻除有護(hù)腳墻的作用外，具有抗推力作用，施工時(shí)可根據(jù)具體情況選用。

(2) 抗滑樁

對(duì)于處理滑坡或防止邊坡下滑，多采用抗滑樁，一般是鋼筋水泥混凝土結(jié)構(gòu)。

它是一種較理想的抗滑設(shè)施，但投資較大。抗滑樁埋入地層以下深度，按一般經(jīng)驗(yàn)，軟質(zhì)巖層中錨固深度為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的三分之一；硬質(zhì)巖中為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的四分之一；土質(zhì)滑床中為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的二分之一。當(dāng)土層沿基巖面滑動(dòng)時(shí)，錨固深度也有采用樁徑的2-5倍。

(3) 預(yù)應(yīng)力錨索

對(duì)于處理單斜構(gòu)造巖石邊坡應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力錨索。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該類邊坡的穩(wěn)定性具有較好的效果。[5]但被錨固體得下滑力和張拉控制應(yīng)力不易準(zhǔn)確計(jì)算。

第三章結(jié)語(yǔ)

總之，在山區(qū)修建高速公路，高填深挖比較多，路堤邊坡加固和防護(hù)措施若是不得力，很容易引發(fā)邊坡病害。從而影響到路堤的整體穩(wěn)定性。因此對(duì)于山區(qū)高速公路路堤加固和防護(hù)技術(shù)的研究還需進(jìn)一步探討，以提高山區(qū)公路的承載力和使用年限，進(jìn)一步滿足不斷發(fā)展的交通需求。

參考文獻(xiàn)

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