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土工合成材料的優(yōu)點(diǎn)范文第1篇

關(guān)鍵詞 土工合成材料；試驗(yàn)；土工； 施工；問題；措施

中圖分類號 TV871 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)051-0143-01

土工合成材料是20世紀(jì)出現(xiàn)的一種新型的巖土工程材料，使用初期品種較少，主要為土工織物和土工膜兩大類。早在20世紀(jì)50年代土工織物被成功地作為濾層材料替代砂石粒料反濾層，而土工膜應(yīng)用得更早，在30年代末40年代初即用于水池、水渠的防滲。我國于60年代中期將土工膜用于渠道防滲、裂縫堵漏，70年代應(yīng)用土工織物作防沖材料及加固地基等取得良好效果。土工合成材料的大規(guī)模應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代。這種新型材料以其良好的工程性能，及其具有重量輕、強(qiáng)度高、生產(chǎn)工廠化、質(zhì)量穩(wěn)定、施工方便，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)深受巖土工程師們的歡迎。

1 土工合成材料種類及工程應(yīng)用

土工合成材料是以高分子聚合物為原材料，用人工合成的方法制成的合成材料。高分子聚合物的種類很多，最常用的聚合物有聚乙烯醇、聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚乙烯5種，在實(shí)際工程中通常根據(jù)這5種原材料的纖維強(qiáng)度、相對密度、軟化點(diǎn)、耐酸堿及耐久性等特性供工程選材時(shí)參考。土工合成材料制品近年發(fā)展很快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出早期土工織物和土工膜兩大類，眾多產(chǎn)品如何分類至今沒有統(tǒng)一準(zhǔn)則。在《土工合成材料應(yīng)用手冊》將土工合成材料分為4大類：①土工織物，包括機(jī)織土工織物和非織造（無紡）土工織物；②土工膜；③特種土工合成材料，如土工格柵、土工網(wǎng)、土工墊、土工格室、土工膜袋，土工泡沫塑料等；④復(fù)合型土工合成材料，如復(fù)合土工膜、塑料排水帶等。這種分類的好處是概括性強(qiáng)，不斷出現(xiàn)的新產(chǎn)品可方便地歸人，例如近年用得較多的高強(qiáng)加筋帶、玻璃纖維土工格柵可歸入特種土工合成材料一類中，而軟式排水管、塑料盲溝可歸人復(fù)合型土工合成材料一類。土工合成材料的功能是多方面的，通常把它概括為6種基本功能：①反濾功能；②排水功能；③隔離功能；④加筋功能；⑤防滲功能；⑥防護(hù)功能。這6種功能有的可以明確分清楚，有的不易分清。實(shí)際應(yīng)用中土工合成材料往往同時(shí)兼?zhèn)鋷追N功能。任何應(yīng)用土工合成材料的工程幾乎都存在隔離作用，用于過濾作用的土工織物往往同時(shí)伴隨排水作用。在進(jìn)行土工合成材料設(shè)計(jì)時(shí)，需明確主要的、次要的和附帶的功能。

2 土工合成材料常規(guī)試驗(yàn)

常規(guī)試驗(yàn)為最常用的、操作較簡單的基本試驗(yàn)，包括物理、力學(xué)和水力學(xué)性能試驗(yàn)。目前用土工直剪儀進(jìn)行小尺寸的土與土工合成材料界面摩擦試驗(yàn)用得也比較多。

1）物理和力學(xué)性能：物理指標(biāo)為土工織物的重量和厚度。力學(xué)指標(biāo)內(nèi)容較多，單向受力有條帶拉伸、握持拉伸和撕裂3種試驗(yàn)；周向受力試驗(yàn)有圓球頂破、脹破、CBR頂破、刺破及落錐等5種試驗(yàn)。這10項(xiàng)指標(biāo)測定均可遵循紡織系統(tǒng)頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)。土工合成材料的早期產(chǎn)品土工織物是應(yīng)用于工程的紡織物。土工織物應(yīng)用紡織技術(shù)制造，因而用紡織品試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，土工織物沿用了紡織品大多數(shù)試驗(yàn)方法直到今天。

2）水力學(xué)性能：土工織物的水力特性在巖土工程應(yīng)用中十分重要，在20世紀(jì)80年代由巖土工程師們研究和制定了測定土工織物滲透系數(shù)和孔徑兩項(xiàng)試驗(yàn)。不久ISO國際標(biāo)準(zhǔn)通過了滲透系數(shù)和孔徑試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

3）土一土工合成材料相互作用的界面摩擦特性：工程設(shè)計(jì)中常需要提供土一土工合成材料之間摩擦系數(shù)。在20世紀(jì)80年代開展了這方面的研究。其試驗(yàn)設(shè)備大多采用土工試驗(yàn)直剪儀和土工試驗(yàn)箱。利用直剪儀作界面直剪摩擦試驗(yàn)，將土工織物固定在上盒底部或下盒頂部，盒內(nèi)填土進(jìn)行直剪試驗(yàn)。利用土工試驗(yàn)箱進(jìn)行拉拔摩擦試驗(yàn)，箱內(nèi)填土，土工合成材料埋在土中，進(jìn)行拉拔。這種試驗(yàn)制樣較困難，一般常規(guī)試驗(yàn)僅用小尺寸直剪儀進(jìn)行砂土一土工織物的直剪摩擦試驗(yàn)。

3 土工合成材料耐久性試驗(yàn)

1）老化問題：土工合成材料在大氣環(huán)境中光、水、氧、熱作用下，聚合物的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，力學(xué)性能逐漸緩降，產(chǎn)生老化。目前常用老化試驗(yàn)有自然老化法和人工老化法兩種。自然老化試驗(yàn)是對鋪設(shè)在某特定地點(diǎn)及在當(dāng)?shù)刈匀粭l件作用下的土工合成材料，按時(shí)定期取樣進(jìn)行物理力學(xué)性能測試，可得到強(qiáng)度隨時(shí)間的衰減情況。這種試驗(yàn)資料能可靠地反映實(shí)際情況，得到較可靠的長期強(qiáng)度，然而非常花時(shí)間。另一種人工老化試驗(yàn)利用人工氣候箱對土工合成材料進(jìn)行加速老化試驗(yàn)，氣候箱可調(diào)控光源種類，光照溫度和強(qiáng)度等因素。利用光源強(qiáng)度和光照時(shí)間，人工老化速度大大高于自然老化，但它與實(shí)際有差距，可靠性較差。

2）蠕變問題：土工合成材料具有明顯的蠕變特性。材料在某一恒定荷載作用下發(fā)生徐變，變形隨時(shí)間不斷增大，達(dá)到某一應(yīng)變后，應(yīng)變速率逐漸減小，應(yīng)變緩緩趨向穩(wěn)定。蠕變研究試驗(yàn)表明，影響蠕變特性的主要因素有：原材料種類，材料承受的荷載水平，材料約束條件，溫度等。

3）淤堵問題：淤堵主要發(fā)生在用于過濾和排水工程的針刺無紡?fù)凉た椢镏?，在過濾過程中織物的孔隙被堵塞。產(chǎn)生淤堵原因可以是物理的、化學(xué)的、生物的或其他凍融、干濕等。最常見的是物理淤堵，通過織物的水中所夾帶的細(xì)粒土滯留在孔隙中或封住孔口；化學(xué)淤堵是過濾的水中含有化學(xué)溶液，合成化合物滯留孔中；生物淤堵是有的微生物對某種材料有親和力，滯留土工織物進(jìn)行繁殖堵塞孔隙。這些淤堵現(xiàn)象可交叉同時(shí)發(fā)生。

4 討論與總結(jié)

常規(guī)試驗(yàn)主要對象是片狀土工織物、土工膜。由于這些產(chǎn)品具有良好工程性能，用量逐年增多，其試驗(yàn)方法日趨統(tǒng)一和規(guī)范化。此外，為進(jìn)一步探索材料基本性能的蠕變試驗(yàn)得到廣泛重視。土工合成材料問世至今短短幾十年，期間產(chǎn)品的種類、用量和使用領(lǐng)域飛速發(fā)展，發(fā)生了翻天覆地的變化。然而對比土工合

成材料測試情況，似乎有些不相稱，有關(guān)物理、力學(xué)性能指標(biāo)測試方法基本還是沿用當(dāng)年紡織品的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)是能簡單、方便且可靠地反映織物自身的力學(xué)性能；可以評價(jià)土合成材料的質(zhì)量、均勻度、強(qiáng)度和延性；可對同類產(chǎn)品進(jìn)行比較和選擇。施工現(xiàn)場土工合成材料是埋在土中的，是在土的約束下工作的，顯然紡織品標(biāo)準(zhǔn)不能滿足此要求，大多試驗(yàn)仍僅對織物自身參數(shù)進(jìn)行比較，主要是試樣尺寸和形狀的變化，邊界條件變了，就方法而言無本質(zhì)上的突破。其中主要變化是，土工織物拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)中，以寬條（寬200 mm）試樣代替紡織品窄條（寬50 mm）試樣，其他無甚變化。大部分物理、力學(xué)性能紡織品測試項(xiàng)目繼續(xù)沿用。

參考文獻(xiàn)

[1]交通部公路科學(xué)研究院.公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程[M].人民交通出版社,2006,9,1.

土工合成材料的優(yōu)點(diǎn)范文第2篇

引言

工程中為了起到保護(hù)或加強(qiáng)土體的作用一般將土工合成材料置于土體表層或各層土體之間。土工合成材料具有防滲、排水、反濾、防護(hù)、加筋和隔離等功能，如今在水利工程中，其規(guī)模與作用是其他工程領(lǐng)域無法比擬的。就目前來說，土工合成材料是繼木材、鋼材與水泥之后的第四種建筑材料。本文主要分析了土工合成材料的施工技術(shù)和土工合成材料在工程施工中的應(yīng)用。

1 土工合成材料的分類

土工合成材料的本文由收集整理主要原料有聚乙烯、聚丙烯以及聚氯乙烯等高分子聚合物，主要分為土工織物、土工膜、土工符合材料以及土工特種材料。在近幾年的水利工程中土工織物、土工膜以及土工復(fù)合材料的使用相對較多。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，在大壩工程中通常使用針刺無紡?fù)凉た椢镒鳛榕渌礊V設(shè)施，主要是它具有空隙率高、滲透性大以及排水性好的優(yōu)點(diǎn)。土工膜具有很好的防滲性能，并且價(jià)格便宜。但是由于其cbr的頂破強(qiáng)度較弱，因此不適用于防滲要求較高的工程部位。由于土工復(fù)合材料將兩種或兩種以上的土工合成材料組合成了一種產(chǎn)品，不但品種繁多、功能各異，并且還具有防滲和排水兩個(gè)作用，因此，在大壩工程中土工復(fù)合材料應(yīng)用相對較多。

2 土工合成材科在水利工程方面的具體應(yīng)用及其施工

2.1 混凝土壩防滲方面的應(yīng)用 垂直鋪膜防滲和坡面鋪膜防滲是防滲土工合成材料應(yīng)用的兩大方面，其施工工藝和鋪設(shè)工藝由于其鋪設(shè)結(jié)構(gòu)形式的不同也不一樣。土工材料經(jīng)常受到尖棱物的穿刺而被破壞；土工薄膜在承受水壓力和土壓力的情況下由于沒有約束支持而被鼓破；薄膜在下層氣體或液體的頂托作用下產(chǎn)生應(yīng)力集中而被破壞；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而導(dǎo)致土工薄膜產(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水位失去平衡而造成失穩(wěn)滑動(dòng)。在施工過程中為了有效的避免或減少類似問題的發(fā)生一定要按照施工規(guī)范和施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行施工以保證施工質(zhì)量。

在防滲結(jié)構(gòu)中設(shè)置上下墊層以保護(hù)土工膜不受破壞，并且下墊層還具有排水和排氣的作用。鋪設(shè)土工膜以后，由于土中排出的氣體或產(chǎn)生的沼氣過多就會(huì)頂托土工膜而造成土工膜的破壞，而膜下也會(huì)因?yàn)槿毕菀l(fā)滲漏而產(chǎn)生積水，因此，為了有效的減少土工膜的破壞程度，尤其鋪筑膜的面積加大時(shí)一定要考慮排水以及排氣等措施。

（防滲設(shè)計(jì)與施工）

有毒物質(zhì)進(jìn)入水體不但會(huì)污染環(huán)境，更會(huì)危機(jī)人畜的生命，根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)，渠道的防滲土工膜厚度不應(yīng)小于0.25mm。如果土工膜太薄不僅容易發(fā)生氣孔，在施工中也容易受到損害，從而降低防滲效果。由于隧道、洞室的圍巖（土）都有滲水，因此為了確保防滲襯砌工作安全進(jìn)行，必須將滲水通過排水溝排走，這時(shí)主要使用復(fù)合土工膜或合適的防排水材料。

2.2 堆石壩防滲中的應(yīng)用 白云水庫大壩為粉土斜墻堆石壩，而壩體是經(jīng)過兩次填筑而成的。由于當(dāng)時(shí)筑壩技術(shù)較低并且碾壓質(zhì)量差，因此，斜墻的密實(shí)度較差，部分地段出現(xiàn)了較大程度的透水。在內(nèi)壩坡右側(cè)距壩軸約5～12m間段中產(chǎn)生了滲透破壞變形，壩體出現(xiàn)了塌陷（長10m，寬8m），雖然后來對此段進(jìn)行了相應(yīng)的處理，但是斜墻部位和反濾料質(zhì)量較差的部分由于沒有處理仍然存在著不安全隱患。經(jīng)過水文地質(zhì)試驗(yàn)，粘土斜墻部位的透水性已經(jīng)超過了規(guī)程的要求值。

（處理方案選擇及施工）

在處理大壩病險(xiǎn)中先后提出過四種處理方案，分別為換土重做粘土斜墻、就地翻壓處理、復(fù)合土工膜防滲以及灌漿。由于復(fù)合土工膜具有防滲性能好、應(yīng)變形能力強(qiáng)以及施工方便等優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)合工程的實(shí)際情況以及透水性超過規(guī)程規(guī)定的要求值等選擇復(fù)合土工膜防滲鋪蓋方案進(jìn)行處理。

為了不影響水庫正常蓄水，土工膜的施工安排在第二年3月初～5月底進(jìn)行，總工期92天。主要施工步驟是：拆除原護(hù)坡石→基礎(chǔ)開挖→鋪膜壩面開挖清理并夯實(shí)→防滑槽開挖→周邊接合槽開挖→鋪下墊層→土工膜鋪設(shè)、薄膜連接→鋪上墊層→回填防滑槽及保護(hù)層→周邊接合槽回填→鋪反濾過渡層→護(hù)坡支砌→檢查驗(yàn)收。

2.3 加筋土擋墻的應(yīng)用 極限平衡法和有限元法是目前加筋土擋墻設(shè)計(jì)的兩種類型。由于不能夠準(zhǔn)確協(xié)調(diào)的建立緊材和填土兩者之間的本構(gòu)關(guān)系，而加筋土擋墻采用的筋材有兩種，因其抗拉模量不同并缺乏破壞準(zhǔn)則，工程中幾乎都采用極限平衡法。而有限元法僅作為一種輔助的對比方法。

（加筋土墊層設(shè)計(jì)與施工）

采用圓弧法計(jì)算加筋墊層的抗深層滑動(dòng)，根據(jù)實(shí)踐我們看出提高的穩(wěn)定平安系數(shù)較小，表明現(xiàn)有的穩(wěn)定分析方法不能反映筋材起到的全部作用。相關(guān)研究認(rèn)為，潛在的滑動(dòng)面在加筋后可能會(huì)往深處發(fā)展，受到局部限制以及地基中應(yīng)力分布的變化，地基土的側(cè)向位移也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，但在計(jì)算中沒有計(jì)入這些有利因素，因此分析方法有待改進(jìn)。

2.4 反濾方面的應(yīng)用 在水利工程中一定要注意水土流失的問題，如果土粒過量的流失就會(huì)造成管涌和流土破壞，當(dāng)土中的水從細(xì)粒土流向粗粒土或從土內(nèi)向外溢出的時(shí)候，如果沒有反濾層的保護(hù)，土粒就會(huì)隨著水流的作用被帶出土體以外。傳統(tǒng)的反濾材料采用的是砂礫粒，由于砂礫的粒徑不同一般要分2-3層進(jìn)行鋪設(shè)，因此施工工藝相對而言比較復(fù)雜。工程上經(jīng)常采用土工織物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的顆粒層，主要是由于兩者的過濾功能是一樣的。在地下水的滲流作用下，采用土工織物不但有效的防止了土顆粒過量流失而造成的破壞，同時(shí)還能達(dá)到順利排泄水流的效果，有效的避免了由于孔隙水壓升高而造成的土體失穩(wěn)。

土工合成材料的優(yōu)點(diǎn)范文第3篇

關(guān)鍵詞：港口工程；加筋土；設(shè)計(jì)方法

Abstract: this paper introduced the particularity of port engineering of port engineering reinforcement material mechanics of performance requirements, and compared the reinforcement structure and traditional structure types of the difference between the wharf, summarizes the reinforced structure used in port engineering of advantages. And analyzes the reinforced materials used in port engineering, there are still problems, this paper introduces the port engineering structure design of reinforced terminal process method.

Keywords: port engineering; Reinforced; Design method

中圖分類號：U655文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全國各地的各類工程項(xiàng)目建設(shè)如火如荼地進(jìn)行著，施工工藝及設(shè)計(jì)研究水平也進(jìn)入到了快速的發(fā)展期。自上世紀(jì)70年代以來，土工合成材料的加筋土技術(shù)被引入我國的工程設(shè)計(jì)中，并且在各類工程項(xiàng)目中被廣泛應(yīng)用，如鐵路、公路、水利以及各工程的防災(zāi)減災(zāi)中都有土工合成材料的加筋土技術(shù)的蹤影，更為引人注意的是目前我國正大力發(fā)展的高鐵項(xiàng)目建設(shè)中，加筋土技術(shù)也被廣泛地推廣開來了。與廣大工程人員所熟知的重力式擋土墻相比，將加筋土應(yīng)用于擋土墻中，使之具有用地面積更小、工期縮短、造價(jià)低廉、施工便捷、以及就地取材方便等優(yōu)點(diǎn)。目前我國將加筋土應(yīng)用于港口碼頭的建設(shè)的報(bào)道還不多，但隨著近年來我國海洋近岸工程的快速發(fā)展，國家對海洋經(jīng)濟(jì)開發(fā)的高度重視，工程設(shè)計(jì)人員著眼于將加筋土技術(shù)應(yīng)用于港口碼頭工程中，但當(dāng)前國內(nèi)關(guān)于加筋土應(yīng)用于港口工程的實(shí)例報(bào)道不多，而且設(shè)計(jì)方法也還處于廣大工程人員的研究和經(jīng)驗(yàn)積累。本文著力于介紹加筋土應(yīng)用于港口碼頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，以及對土工合成材料的性能的特殊性要求。

1與傳統(tǒng)類型碼頭的區(qū)別

如前文所述，與以往傳統(tǒng)港口碼頭結(jié)構(gòu)形式相比，土工合成材料的加筋土港口碼頭具有用地面積更小、工期縮短、造價(jià)低廉、施工便捷、以及就地取材方便等優(yōu)點(diǎn)。以下將其優(yōu)點(diǎn)作一闡述。

與傳統(tǒng)碼頭結(jié)構(gòu)相比，土工合成材料的加筋土港口碼頭由于其加筋土結(jié)構(gòu)承載力大，更容易滿足穩(wěn)定性的要求，所以在設(shè)計(jì)時(shí)其擋土墻截面積可以縮小，所以占地面積要小得多。此外該結(jié)構(gòu)中的加筋材料承擔(dān)主要荷載，結(jié)構(gòu)的表面一般配以裝飾性材料，還可以美化環(huán)境，更適合現(xiàn)代人們既滿足承載力要求也要達(dá)到美觀的要求。

加筋土結(jié)構(gòu)的碼頭由于沒有傳統(tǒng)意義上的大型構(gòu)件，施工時(shí)不需要重型的機(jī)械進(jìn)入到施工現(xiàn)場，并且加筋土結(jié)構(gòu)的加筋材料一般適合就地取材。這樣既節(jié)約了人力物力也縮短了工期，更使得整個(gè)港口工程的預(yù)算得到了降低。據(jù)相關(guān)的資料顯示，應(yīng)用了土工合成材料的加筋土港口碼頭結(jié)構(gòu)的造價(jià)平均值是傳統(tǒng)施工工藝下的港口碼頭的造價(jià)平均值的60%左右，由此看來，其對于港口工程的設(shè)計(jì)人員來說是個(gè)很好的選擇。

2港口工程中加筋土材料性能要求和需要解決的問題

2.1設(shè)計(jì)使用材料的性能要求

將土工合成材料的加筋土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于港口的碼頭工程中，主要是由于加筋土材料具有較好的抗拉性能。由于加筋土結(jié)構(gòu)具有柔性結(jié)構(gòu)的特性，港口工程中對加筋土材料的性能要求較高。

首先是加筋土材料需具有足夠抗拉強(qiáng)度和符合一定要求的延伸率。參照我國的鐵路行業(yè)中的相關(guān)規(guī)定，要求加筋土材料在其發(fā)生一定延伸的情況下依然具有足夠的抗拉強(qiáng)度。一般規(guī)定土工合成材料的最大延伸率小于10%，且其抗拉強(qiáng)度要達(dá)到35KN/m的要求。此外，加筋土材料在長期的荷載作用下，會(huì)發(fā)生蠕變而使得材料的應(yīng)力失效，進(jìn)而需在考慮加筋土材料的蠕變效應(yīng)的情況下，要使其抗拉強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

其次，土工合成材料的加筋土結(jié)構(gòu)之所以能夠發(fā)揮其承擔(dān)上部荷載的作用，是隨著施工完成后時(shí)間的推移，加筋材料與土之間協(xié)同作用的機(jī)理，相互調(diào)整至最佳狀態(tài)。即加筋材料與土之間需產(chǎn)生足夠的摩擦力以使得筋土協(xié)同作用。參照公路行業(yè)中對加筋土材料的規(guī)定，要求加筋材料與填土結(jié)構(gòu)界面的抗剪強(qiáng)度不小于素土結(jié)構(gòu)的界面的抗剪強(qiáng)度的90%。所以加筋材料的摩擦性能是考量其是否能滿足港口碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定性要求的一重要指標(biāo)。

其次是對于港口工程的設(shè)計(jì)使用壽命長的特點(diǎn)，且港口工程所處環(huán)境的復(fù)雜性，需考察加筋材料的耐久性能，使其滿足港口碼頭工程的設(shè)計(jì)年限的要求。

2.2加筋土材料目前存在的問題

當(dāng)前港口與航道工程行業(yè)尚沒有對加筋結(jié)構(gòu)的筋材選擇作出相關(guān)的規(guī)定，港口工程由于其特異性，對于加筋結(jié)構(gòu)應(yīng)用于港口工程中還有諸多問題有待工程人員進(jìn)一步研究，完善加筋材料的選取規(guī)范，也為研發(fā)部門提供方向。

國內(nèi)關(guān)于加筋土擋墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論體系，更多在考慮公路或鐵路工程的工程特性的基礎(chǔ)上搭建而成的。而港口工程的加筋土結(jié)構(gòu)具有其特有的性狀。尚需工程研究設(shè)計(jì)人員結(jié)合現(xiàn)有理論基礎(chǔ)，并考慮港口工程的特殊性的情況下，總結(jié)出適用于港口工程的設(shè)計(jì)理論。

如前文所述，加筋材料的蠕變效應(yīng)是影響其材料的強(qiáng)度性能的重要因素，從而對于加筋土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及耐久性的相關(guān)研究無法繞過的一個(gè)問題。國內(nèi)對于加筋材料的蠕變特性的處理方式主要是根據(jù)不同材料提出不同的蠕變折減系數(shù)，應(yīng)用到工程設(shè)計(jì)中去。對于土工合成材料千變?nèi)f化的特性，且新材料層出不窮，不同的土工合成材料的蠕變折減系數(shù)尚處于經(jīng)驗(yàn)積累過程中。

加筋土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限與土工合成材料的耐久性時(shí)息息相關(guān)的，港口工程結(jié)構(gòu)由于其特殊性，對土工合成材料的抗凍融的能力、海水的侵蝕、陽光輻射以及長期荷載作用下的耐久性能要求較高。隨著材料科學(xué)的快速發(fā)展，土工合成材料的在抵抗老化的性能上面取得了可喜的進(jìn)步，但據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，港口工程中的土工合成材料的老化速度較其他工程項(xiàng)目上同類型材料更快，即港口工程對土工合成材料的抗老化性能有更高的要求。目前國際上以荷蘭對土工合成材料的使用壽命研究最為領(lǐng)先。

3港口工程加筋土碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程

圖1為筆者根據(jù)本人的工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的港口工程中加筋土碼頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程，總體上首先對結(jié)構(gòu)所需的加筋土在工程中的長期荷載作用（包括筋材的蠕變特性、環(huán)境溫度、水文、材料的老化特點(diǎn)）下抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的確定，其次分別進(jìn)行加筋土碼頭結(jié)構(gòu)的內(nèi)部穩(wěn)定性驗(yàn)算和外部穩(wěn)定性驗(yàn)算。其中內(nèi)部穩(wěn)定性驗(yàn)算中的其他驗(yàn)算，為根據(jù)工程的不同要求，進(jìn)行其抗震設(shè)計(jì)驗(yàn)算、驗(yàn)算筋材與面板直接的鏈接強(qiáng)度等；外部穩(wěn)定性驗(yàn)算中的其他計(jì)算包括加筋結(jié)構(gòu)的深層滑動(dòng)穩(wěn)定性、加筋土結(jié)構(gòu)的各位置的沉降預(yù)測計(jì)算并且對于有抗震要求還需進(jìn)行地震穩(wěn)定性驗(yàn)算等。

圖1 港口工程中加筋土碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程圖

4結(jié)論

隨著我國海洋經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展，加筋土結(jié)構(gòu)逐漸被廣泛應(yīng)用于海洋近岸工程中。將加筋土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于港口工程的碼頭建設(shè)中，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算理論體系有待研究人員加以完善。本文結(jié)合港口工程的特殊性介紹了港口工程對加筋材料的力學(xué)性能的要求，分析了相比與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的港口碼頭，加筋結(jié)構(gòu)具有造價(jià)低廉、施工便捷、工期短等優(yōu)勢。對于港口工程設(shè)計(jì)人員，還需考慮到應(yīng)符合港口工程對加筋材料特殊性要求，對于加筋材料的應(yīng)用于工程存在一些問題有待研究人員進(jìn)一步研究。

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土工合成材料的優(yōu)點(diǎn)范文第4篇

1加筋土的概念

土工合成材料的主要功能之一——加筋功能是指將土工合成材料鋪設(shè)于土中形成加筋土,形成復(fù)合體結(jié)構(gòu),從而使整個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的力學(xué)性能得到較大改善。土體本身具有一定的抗壓和抗剪強(qiáng)度,而其抗拉強(qiáng)度卻很低,將適當(dāng)?shù)慕畈膿饺牖蜾佋O(shè)于土中后,可以擴(kuò)散土體所受的力,傳遞拉應(yīng)力,限制土體的側(cè)向移動(dòng),從而可以提高土與周圍建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2加筋土的機(jī)理

將筋材沿主應(yīng)變方向鋪設(shè)來提高土體的抗拉強(qiáng)度,其原理與在混凝土中加入鋼筋的類似,土與筋材形成復(fù)合體,共同承擔(dān)外力,筋材與土體的相互作用是其抗拉強(qiáng)度增加的主要原因。根據(jù)工程實(shí)踐可知,加入筋材以后的松砂可保持一定的高度和直立狀態(tài)而不倒塌,這說明加筋土的力學(xué)性能與穩(wěn)定性與加筋前相比,都得到了較大的改善。

到目前為止,對筋材與土體之間相互作用原理的解釋大致可總結(jié)為兩類:一是摩擦加筋原理;二是準(zhǔn)粘聚力原理或似粘聚力原理。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):加筋土的抗剪強(qiáng)度包絡(luò)線是呈雙直線的,轉(zhuǎn)折點(diǎn)對應(yīng)壓力即為臨界周圍壓力。臨界周圍壓力的大小和加筋土界面的摩擦抗剪強(qiáng)度以及筋材的抗拉強(qiáng)度有關(guān):筋材與土體之間界面的摩擦抗剪強(qiáng)度越大,臨界周圍壓力越小。(1)當(dāng)周圍壓力小于臨界周圍壓力時(shí),加筋土的破壞形式是筋土相對滑動(dòng)破壞,這主要是由于筋材的摩擦角增加提高了加筋土的抗剪強(qiáng)度;(2)當(dāng)周圍壓力大于臨界周圍壓力時(shí),加筋土的破壞形式為筋材拉斷破壞,這主要是由于粘聚力的增加使得加筋土抗剪強(qiáng)度得到了提高。

3加筋土在公路工程中的應(yīng)用

3.1 路堤加筋

當(dāng)在路堤中加入筋材,路堤的整體穩(wěn)定性可以得到提高,并且其不均勻沉降有所減小并得到控制,因此加筋土在路堤中得到了較為廣泛的應(yīng)用。其工作原理是利用筋材具有抗拉能力,通過土與加筋材料之間的摩擦力,限制土體的側(cè)向移動(dòng)從而提高路堤的穩(wěn)定性,路堤的整體性得到提高,均勻分散荷載,減小不均勻沉降。在工程中,主要采用土工格柵、土工織物、土工網(wǎng)等土工合成材料作為路堤加筋的筋材,這些土工合成材料應(yīng)該具有足夠的抗拉強(qiáng)度,具有較高的刺破強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度等特性。只有填方壓實(shí)度良好時(shí),筋材與土體之間才具有足夠的摩擦力,才能最大發(fā)揮其加筋效果。因此在施工中,應(yīng)加強(qiáng)路堤的壓實(shí),使得填方路堤得到充分壓實(shí),以保證加筋土的加筋效果。

3.2 軟土地基處理

軟土具有天然含水量大、可壓縮性高、承載能力低的特點(diǎn),因此在軟土地基上修建公路,必須對其進(jìn)行加固處理。采用土工合成材料對墊層和路堤下部加筋處理,不但可以提高路堤的穩(wěn)定性,還可以改變其力學(xué)性能,因此進(jìn)行軟基處理時(shí)會(huì)經(jīng)常采用加筋土技術(shù)。將土工合成材料設(shè)置在路堤底部,除了具有上述的加筋效果外,還兼有過濾、排水、隔離等多種功能。筋材應(yīng)在路基全寬范圍內(nèi)滿鋪,并且將其鋪設(shè)于排水墊層之上,同時(shí)盡可能設(shè)置于路堤底部。

3.3 路面加筋

將加筋技術(shù)應(yīng)用于路面工程中,主要由于其可以減少或延緩反射裂縫的數(shù)量,減少瀝青路面的車轍等優(yōu)點(diǎn),且在半剛性基層瀝青路面中基層的疲勞壽命還可得到適當(dāng)?shù)奶岣?。瀝青路面加筋是利用筋材的抗拉強(qiáng)度和抗拉模量較大來阻止裂縫向路面延伸。目前主要選擇土工織物和玻纖網(wǎng)等土工合成材料應(yīng)用于瀝青路面加筋的,這些選用的筋材必須具備強(qiáng)度高,延伸率小,同時(shí)要求材料耐高溫,否則材料的性能會(huì)在高溫?cái)備仦r青混凝土?xí)r發(fā)生明顯變化。

3.4 加筋土擋土墻

在公路工程中,路基擋土墻、加筋土橋臺(tái)以及護(hù)坡工程等是加筋土擋土墻的主要應(yīng)用形式。墻面板、填料、筋材這三部分組合而成形成加筋土擋土墻。在加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)中,其作用機(jī)理是由于填料自重和外力能共同產(chǎn)生側(cè)壓力,墻面板由于受側(cè)壓力的作用,通過面板上連接件將此側(cè)壓力傳遞給筋材,該力有將筋材從填料中拉出的趨勢,而筋材又被填料與筋材之間的摩擦力阻止。由此可見填料和筋材由于摩擦力的存在從而被聯(lián)結(jié)起來,加上墻面板,即形成一重力式擋土墻。

加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):(1)施工中可以預(yù)先制作面板和筋材,從而使加筋擋土墻的施工變得簡便、快速,可以節(jié)省勞力和縮短工期;(2)加筋土擋土墻是一種很好的抗震結(jié)構(gòu)物,主要是由于其結(jié)構(gòu)物柔性,能夠適應(yīng)地基輕微的變形;(3)加筋土擋土墻同時(shí)具有節(jié)約用地,造型美觀的特點(diǎn);(4)加筋擋土墻的造價(jià)比較低;(5)加筋土擋土墻的安全性能較好。

4結(jié)語

加筋土的效果不僅和筋土界面的摩擦特性有關(guān),同時(shí)還與加筋材料的層數(shù)或間距、布置、強(qiáng)度和剛度等多種因素有關(guān)。一般認(rèn)為加筋的間距越小,筋土界面的摩擦強(qiáng)度越高,加筋效果越顯著。在一定的范圍內(nèi),抗剪強(qiáng)度隨著加筋層數(shù)的增加而近似線性增加,但超過某一加筋層數(shù)后,抗剪強(qiáng)度不再有明顯的增加。

用于加筋土工程中的土工合成材料非常廣泛,新型材料在不斷的推出,加筋土的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)展,其應(yīng)用是一項(xiàng)不斷發(fā)展完善的新技術(shù)。但是加筋土的實(shí)踐應(yīng)用和理論計(jì)算方法并不是同步發(fā)展的。有些加筋土應(yīng)用技術(shù)有著較豐富的經(jīng)驗(yàn),且建立了一套相對成熟的設(shè)計(jì)計(jì)算方法;但還是有很多經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用反映出有較好的加筋技術(shù),但其基本理論研究還不夠成熟,目前完整的設(shè)計(jì)計(jì)算方法還沒有建立起來。所有在今后的設(shè)計(jì)、研究及施工應(yīng)用中,需要通過不斷的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和理論研究,來進(jìn)一步提高和完善。

參考文獻(xiàn)

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土工合成材料的優(yōu)點(diǎn)范文第5篇

1簡述鐵路工程施工材料檢測中的鋼材檢測

1.1鋼材檢測過程中的拉伸試驗(yàn)分析

在鐵路工程施工材料檢測的過程中，鋼材的檢測非常的重要，因鐵路工程的主要受力主要在鋼材中。在鋼材的拉伸試驗(yàn)的過程中，通常在10攝氏度到35攝氏度之間的溫度環(huán)境下開展。鋼材的拉伸試驗(yàn)最佳的檢測溫度為23攝氏度左右。在鋼材檢測的過程中使用的檢測設(shè)備有很多種，并且都能夠取得較好的效果。檢測誤差必須控制在相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。拉伸檢測的規(guī)定基本有三點(diǎn)。首先是檢測機(jī)必要要有調(diào)速裝置，能夠有效的對速度進(jìn)行指示；其次是試驗(yàn)機(jī)在試驗(yàn)時(shí)要具有記錄數(shù)據(jù)以及顯示數(shù)據(jù)的裝置；最后是試驗(yàn)機(jī)在試驗(yàn)的過程中要定期的對設(shè)備進(jìn)行計(jì)量試驗(yàn)，保障試驗(yàn)機(jī)的準(zhǔn)確性。

1.2鋼材檢測過程中的彎曲試驗(yàn)分析

鋼材的彎曲試驗(yàn)最重要的一個(gè)部分就是要在實(shí)驗(yàn)前有效的掌握和了解彎曲剛進(jìn)試驗(yàn)，同時(shí)要對彎心的直徑進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)定。同時(shí)我們還要對鋼材彎曲試驗(yàn)的彎曲部分進(jìn)行檢查，看其表面是否存在斷裂或者裂縫。彎曲試驗(yàn)的溫度最好控制在18攝氏度至28攝氏度。我們正在選擇試驗(yàn)機(jī)支輥的過程中。要將長度大于鋼材直徑的支輥應(yīng)用在試驗(yàn)的過程中。

1.3鋼材檢測過程中的屈服強(qiáng)度檢測分析

在鐵路工程中屈服強(qiáng)度的檢測主要是針對具有明顯屈服現(xiàn)象的材料。我們通常將屈服材料的強(qiáng)度分為三種，首先是上屈服強(qiáng)度；其次是下屈服強(qiáng)度；最后一種是介于兩者之間的屈服強(qiáng)度。如果在屈服試驗(yàn)過程中沒有明確的對屈服強(qiáng)度進(jìn)行闡述和規(guī)定，我們通話倉只對下屈服強(qiáng)度進(jìn)行檢測。

2簡述鐵路工程施工材料檢測中的水泥檢測

2.1水泥檢測過程中的密度檢測分析

水泥的密度檢測必須在恒溫的前提下進(jìn)行。通常情況下我們將水泥的體積有效的轉(zhuǎn)化為煤油的體積來進(jìn)行密度檢測，通過李氏瓶的刻度進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)顯示和測量。這種密度檢測方法的優(yōu)點(diǎn)在于具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)競爭力，但是在檢測時(shí)間上較為緩慢和麻煩。

2.2水泥檢測過程中的表面積檢測分析

水泥檢測過程中的表面積檢測主要的檢測方法是將空氣在水泥層的通過時(shí)間來對水泥的表面積進(jìn)行檢測，通過相應(yīng)的比值來進(jìn)行表面積的檢測。

2.3水泥檢測過程中的細(xì)度檢測分析

在進(jìn)行水泥檢測過程中的細(xì)度檢測，目前主要的檢測方法有三種，首先是手工篩析法；其次是水篩法；最后是負(fù)壓篩析法。上述的三種細(xì)度檢測方法，各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中負(fù)壓篩析法在應(yīng)用時(shí)間上以及精準(zhǔn)度的提升上都有非常大的優(yōu)勢，因此負(fù)壓篩析法在實(shí)際的應(yīng)用過程中最為廣泛。

2.4水泥檢測過程中的顆粒組成檢測分析

水泥的顆粒檢測方法目前主要有兩種方法，首先是沉降法，其次是激光衍射法。目前激光衍射法的應(yīng)用較為廣泛，但是激光眼設(shè)法在成本上較為昂貴。

2.5水泥檢測過程中的稠度檢測分析

水泥的稠度檢測方法主要有兩種，首先是維卡標(biāo)準(zhǔn)法；其次是試錘法。上述的兩種方法在實(shí)際的應(yīng)用過程中都較為廣泛，取得的實(shí)驗(yàn)檢測效果也基本相似。

3簡述鐵路工程施工材料檢測中的土體檢測

改良土的主要檢測項(xiàng)目有含水率測定、重型擊實(shí)試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、水泥或石灰的劑量測定（EDTA測定法）。檢驗(yàn)批次的要求為同一取土場，同一批次每五千方作為一個(gè)檢驗(yàn)批，不足批次的按一個(gè)批次檢驗(yàn)。

4簡述鐵路工程施工材料檢測中的土工合成材料檢測

4.1土工合成材料檢測過程中的物理性能以及力學(xué)性能分析

物理指標(biāo)為土工織物的重量和厚度。力學(xué)指標(biāo)內(nèi)容較多，單向受力有條帶拉伸、握持拉伸和撕裂3種試驗(yàn)；周向受力試驗(yàn)有圓球頂破、脹破、CBR頂破、刺破及落錐等5種試驗(yàn)。這10項(xiàng)指標(biāo)測定均可遵循紡織系統(tǒng)頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)。

4.2土工合成材料檢測過程中的水力學(xué)性能分析

土工織物的水力特性在巖土工程應(yīng)用中十分重要，在20世紀(jì)80年代由巖土工程師們研究和制定了測定土工織物滲透系數(shù)和孔徑兩項(xiàng)試驗(yàn)。不久ISO國際標(biāo)準(zhǔn)通過了滲透系數(shù)和孔徑試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

4.3土工合成材料檢測過程中的界面摩擦性能分析

其試驗(yàn)設(shè)備大多采用土工試驗(yàn)直剪儀和土工試驗(yàn)箱。利用直剪儀作界面直剪摩擦試驗(yàn)，將土工織物固定在上盒底部或下盒頂部，盒內(nèi)填土進(jìn)行直剪試驗(yàn)。利用土工試驗(yàn)箱進(jìn)行拉拔摩擦試驗(yàn)，箱內(nèi)填土，土工合成材料埋在土中，進(jìn)行拉拔。這種試驗(yàn)制樣較困難，一般常規(guī)試驗(yàn)僅用小尺寸直剪儀進(jìn)行砂土一土工織物的直剪摩擦試驗(yàn)。

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