土工合成材料在路基工程中的应用.ppt

第9章 土工合成材料在
路基工程中的应用
第9章土工合成材料在路基工程中的应用
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Part Ⅰ
土工合成材料介绍
第9章土工合成材料在路基工程中的应用
土工合成材料是岩土工程领域中的一种新型建筑材料，是由聚合物形成的纤维制品的总称。人工聚合物在世界上的出现，虽然已经有了100年左右的历史，但应用于土建工程则是20世纪30年代末才开始的。首先是将塑料薄膜作为防渗材料应用于水利工程；到20世纪50年代末，土工合成材料开始应用于海岸护坡工程；直到20世纪70年代，由于无纺织物的推广，土工合成材料才以很快的速度发展起来，从而在岩土工程学科中形成一个重要的分支。到1984年，全世界10万余项不同类型的工程中已铺设3亿多平方米的土工合成材料。
在20世纪60年代中期到70年代末，有纺织物开始在我国应用于河道、涵闸及防治路基翻浆冒泥等工程。20世纪80年代初，无纺织物开始在铁路工程上试用，20世纪80年代中期，土工合成材料才在我国的水利、铁路、公路、军工、港口、建筑、矿冶和电力等领域逐渐推广。
第9章土工合成材料在路基工程中的应用
9．1·1 土工合成材料的种类
土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种新型的土木工程材料，它是以人工合成的聚合物(如塑料、化纤、合成橡胶等)为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。关于土工合成材料的分类，至今尚无统一准则。《土工合成材料应用技术规范》 (GB 50290一1 998)称土工合成材料为土工织物、土工膜、土工特种材料、土工复合材料的总称。土工织物包括织造和非织造(无纺)两类；土工特种材料包括土工格栅、土工带、土工格室、土工网、土工模袋、土工网垫、土工织物膨润土垫(GCL)、聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)等；土工复合材料包括复合土工膜、复合土工织物、复合防排水材料(排水带、排水管、排水防水材料等)。
1．土工织物(geoteXtile)
土工织物为透水性土工合成材料。土工织物的制造过程是首先把聚合物原料加工成丝、短纤维、纱或条带，然后再制成平面结构的土工织物。按制造方法分为织造土工织物和非织造(无纺)土工织物。织造土工织物由纤维纱或长丝按一定方向排列机织而成；非织造土工织物由短纤维或长丝按随机或定向排列制成的絮垫，经机械结合、热粘或化粘而成。
第9章土工合成材料在路基工程中的应用
土工织物突出的优点是重量轻，整体连续性好(可做成较大面积的整体)，施工方便，抗拉强度较高，耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好。缺点是未经特殊处理，抗紫外线能力低，如暴露在外，受紫外线直接照射容易老化，如不直接暴露，老化及耐久性能仍较高。土工织物的性能与其聚合物原料、土工织物的种类及工制造方法密切相关。
2、土工膜
土工膜是由聚合物或沥青制成的一种相对不透水薄膜。含沥青土工膜目前主要为复合型的(含编织型或无纺型的土工织物)，沥青作为浸润粘结剂。聚合物土工膜根据不同的主材料分为塑性土工膜、弹性土工膜和组合型土工膜。
土工膜有很好的不透水性，且弹性和适应变形能力很强，能承受不同的施工条件和工作应力，具有良好的耐老化能力(处于水下和土中的土工膜的耐久性尤突出)。因此，土工膜具有突出的防渗和防水性能。
3、土工特种材料
⑴土工格栅
土工格栅是由有规则的网状抗拉条带形成的用于加筋的土工合成材料，其开孔可容周围土、石或其他土工材料穿入。图9-1为典型的土工格栅示意图。
第9章土工合成材料在路基工程中的应用
第9章土工合成材料在路基工程中的应用
由于土石料在土工格栅网格内互锁力增高，它们之间的摩擦系数显著增大可达(～1)，土工格栅埋入土中的抗拔力由于格栅与土体间的摩擦咬合力较强；而显著增大，因此土工格栅是一种很好的加筋材料，国内外工程中大量采用土工格栅加筋路基。同时土工格栅是一种质量轻，具有一定柔性的塑料平面网材，易于现场裁剪和连接，也可重叠搭接，施工简便，不需要特殊的施工机械和专业技术人员。
(2)土工模袋
土工模袋是一种双层化纤织物制成的连续(或单独)袋状材料，其中充填混凝土或水泥砂浆，凝结后形成板状防护体系，常用于护坡或其他地基处理工程。
(3)土工带
土工带是经挤压拉伸或再加筋制成的条带抗拉材料。
第9章土工合成材料在路基工程中的应用
⑷土工网(geonet)
由平行肋条经以不I司角度与其上相同肋条黏结为一体的用于平面排液、排气的土工合成材料。用于软基加固垫层、坡面防护、植草以及用作制造组合土工材料的基材，如图9-2所示。
⑸土工网垫和土工格室
土工网垫和土工格室都是用合成材料特制的三维