加筋路堤变形特性和剪切屈服区分析（可复制毕业论文）.pdf

湖南大学
博士学位论文
加筋路堤变形特性和剪切屈服区分析
姓名:喻泽红
申请学位级别:博士
专业:结构工程
指导教师:邹银生;王贻荪
20050301
湖南大学
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作者签名: 日期: 年月日


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博士学位论文
第1章绪论
土工合成材料的应用和发展
土工合成材料是岩土工程应用的合成材料的总称。它以人工合成的聚合物,
如塑料、化纤、合成橡胶等为原料,按功能要求特制,具备良好的物理化学性能
以及水工性能。在水利、水电、公路、铁路、建筑、港口、采矿、军工、环保以
及各种地下、水下等许多工程中应用非常广泛,是继钢材、水泥、木材之后的第
四大新型建筑材料[1-5]。
土工合成材料的应用和发展,与合成材料,如塑料、合成纤维和合成橡胶等
的发展密不可分。1870 年 W. John 和 I .S. Hyatt 发明了硝化纤维塑料,1908 年 Leo
Baekeland 研制了酚醛塑料,到 20 世纪 30 年代,聚氯乙烯、低密度聚乙烯、聚酰
胺相继问世。据 C. E. Staff 考证,大约在 20 世纪 30 年代末或 40 年代初,聚氯乙
烯薄膜首先用于游泳池的防渗,这是合成材料应用于土工建筑的最早的时间。而
大量塑料防渗薄膜的应用则始于 50 年代美国和原苏联等一些国家的灌溉工程中。
1958 年 R. J. Barrett 在美国佛罗里达州利用聚氯乙烯织物作为海岸块石护坡的垫
层,一般认为是应用现代土工织物的开端[2];基本在同一时期,Terzaghi,
拿大 Mission 水坝(今 Terzaghi 水坝) 使用滤层织物(即今的土工织物)以及防
渗垫层(今土工膜),开创了复合垫层的先河,Koerner,
传统的土工合成材料提早二十年[3,4]。60 年代的土工织物主要为机织型,由于强
度具有很大的方向性,价格也较高,很大程度上限制了土工织物的功能和应用范
围。60 年代末期的非织造型织物克服了强度的方向性,也基于纺粘法制造工艺的
推广应用,强度明显提高,成本大幅度降低,扩大了合成材料的应用范围。1968~
1970 年,相继用于法国和英国的无路面道路、德国的护岸工程、法国 Valcros 土
坝的下游排水反滤和上游护坡垫层以及德国的一座隧洞[5]。
80 年代土工合成材料迅猛发展,土工合成材料品种逐渐增多,土工网、格栅、
席垫、条带、拉杆、模袋、输水管道、纤维丝,各种成型的塑料板,以及由两种
以上的材料组合而成的复合型材料等相继问世。新材料不断涌现,1979 年,英国
F. S. Mercer 发明的土工格栅具有很高的强度和模量[6];1982 年,E. Leflaive 把合
成纤维长丝或短丝利用特制的机械均匀地掺混在土中,形成一种复合材料--纤维
土;1987 年 P. R. Rankilor 和 S. Raz 介绍的定向结构织物是把较高强度的纤维丝,
沿预定方向排列的化纤织物,能够满足不同工程的需要,被称为第三代土工织物;
Nettleton (1998)还描述了“电动土工合成材料”的概念,如活性碳纤维、渗透性
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加筋路堤变形特性和剪切屈服区分析
聚合物以及金属纤维,它们可以通过电渗、离子移动和电泳调整加筋区域的细粒
土, 目前正处于研究和实验阶段[3]。这些新型材料的出现,有力推进了土工合成
材料的应用。
90 年代,是土工合成材料的设计模型和特性试验研究的大力发展时期,不同
种类的土工合成材料和不同的结构相结合,能满足防渗、过滤、排水、隔离、防
护和加筋等功能,应用几乎涉及土木工程的各个领域。经过三十年的发展,土工