土工合成材料应用范文

土工合成材料应用篇1

随着水利工程建设的不断发展，与水利工程相关的技术工艺也都在不断提高，新型材料施工技术也不断应用到了水利工程的建设当中。在水工建筑项目施工的过程里，土工合成材料因为具有施工效果好、成本低、抗腐蚀性、防渗性等优点得到了越来越广泛的应用和提升，与此同时，土工合成材料的应用也让水利工程建设的工程质量变得越来越有保障。

2土工合成材料

2．1意义与特点

作为土工工程材料当中的一种常见材料的土工合成材料，其是利用人工制造合成的聚合物作为原始材料，继而通过加工制造成各式合成产品，在施工的时候固定在岩石或土体表面或者里面来达到加强土体结构强度目的，并让土体结构有足够的保障且更加稳定。土工合成材料中的土工主要指的是岩石工程与土工工程，而合成材料即是通过合成材料加工制造出来的合成产品。土工合成材料在岩石与土工工程中的应用很广泛。通常来说，制造合成产品的原材料主要是高分子聚合物，且大部分是从煤、石油、天然气等提炼出来，再通过后续的加工将其处理成合成材料，继而制作成合成产品。土工合成材料在岩石工程、土工工程当中的应用，带来了很多方便之处。与类似的建筑施工材料进行对比，土工合成材料拥有施工效果好、施工成本低、自重轻等优点，此外，它还具有很好的抗腐蚀性，能够提高工程或产品的使用寿命。

2．2适用范围

因为土工合成材料的功能特性，其在水工建筑物施工中的应用尤为广泛，这也是缘于水利工程的基础、防渗墙结构等，使得它能够得到很好的施工效果并且能够让施工的成本与造价在一定程度上降低。水利工程基础建设的投资逐年加大，工程建设的规模和数量也同样不断在增加，在这样的情况下，如何保障施工的质量、发挥工程的防洪排涝功能，增加使用寿命等都是现阶段面对的重要的问题。土工合成材料的运用，无疑能够在一定程度上发挥出作用，促进水利工程建设事业的发展。

3水利工程中土工合成材料的应用和施工方法

3．1水利工程中水工合成材料的应用

(1)防渗。防渗亦即是防止流体渗透流失，在水利工程中的防渗可以利用复合土工膜来达到效果。一般情况下，水利工程都会有大量引水蓄水的工程建设，一般防渗处理最为重要，而土工合成材料具有很好的防渗性能，正好可以运用到水利工程当中。在这里，防渗性能的好坏需要通过物理力学指标来决定，而对于土工合成材料来说又大部分是弱透水材料，也就是土工膜以及复合水工膜，它们都具有预防渗水与气体侵蚀的作用。大多数的时候，利用土工合成材料进行的防渗都是在土石坝上游的坝面来进行的，这就需要先放干净水库里面的水，之后在坝的上游进行贴土工膜的处理，并且利用钢槽对其进行加固。现在，这种过去的方式逐渐在被水工网格粘贴土工膜进行处理，让土工合成材料的防渗效果变得更好了。除此之外，利用浆砌石坝或者是碾压混凝土坝的上游坝面也可以应用这种方式来进行防渗处理。

(2)防护。通常在水利工程的建设当中，堤坡或者岸坡被破坏的情况时有发生，这对于水利建设工程来说等于是埋下了安全隐患。堤坡或者岸坡被破坏的情况有来自于大自然的不可抗拒因素，也有人为导致的因素，无论如何，必须要加强对于堤坡和岸坡的保护才行。此外，采用的防护措施应该是具有持久性的，最好是无需长期进行维护更新的，从而减少成本的投入也提升对堤坡或者岸坡的保护效果。水工合成材料恰恰具有这样的优势，能够适合这方面的要求。采取在需要被保护的土面上进行土工织物覆盖，并且利用重物压住以防移动的可能。土工织物具有很好的反滤性能，对于预防水流冲刷对于堤坡、岸坡的破坏很有效用。同时，采用土工织物的办法比较简单可行，成本相对比较低，且无需维护维修，是一种十分可取的办法。

(3)排水。土工合成材料不但具有抗腐蚀性、能够防渗，起到防护以及隔离的作用之外，还能够帮助水利建筑物进行排水。通常来说，处理的办法就是用土工合成材料在水利建筑的土体中建立起一条专门的供土体中水流流动的通道，由此将水流导出水利建筑内。这种排水办法也需要在土坝内部垂直或者是防渗水工膜后面或者土坝内部水平排水以及土坝混凝土护面下部的排水才更具有可行性。

3．2水利工程中水工合成材料的施工方法

(1)坡面铺膜。坡面铺膜可以说是当下土工合成材料施工时最为普通的施工方式，但它在施工时的技术与质量的控制却起着重要作用。目前的水利工程施工项目是以土石坝坝体结构模式为主，在进行施工的过程中，土工膜的施工十分关键。一般来说，要进行坝体的水工膜铺设采用顺坝轴方向是没有问题的，但是垂直坝轴方向的效果要更加的好一些。只是，垂直坝轴方向铺设的焊缝长度要比顺坝轴方向铺设更长，综合来说，顺坝轴方向铺设的方案要更好一点。对于比较高的坝坡，水工膜铺设大部分利用坝上部分垂直坝轴线进行铺设，如此及能够让应力最小，还能够减少焊缝的长度;而坝底则可以利用顺坝轴方向铺设的方案，既减少焊缝长度也能够让基槽迈进不透水层。当铺膜完毕了之后，无论是回填堤脚还是上部护坡都应该动作迅速，免得出现开挖断面局面土质太差而出现滑坡现象。在铺膜的时候，更应该注意动作适度，尽量不要出现应力集中的情况，更要避免人为损伤，而这之外的土工膜和地基结合面应该保证平整无褶皱。

(2)堤脚的开挖和堤身削坡。在水利工程建设当中，如果要进行堤脚开挖或者是堤身削坡就必须涉及到机械的使用。同时，这也需要根据堤坝本身的情况来分析处理，不能够偏离了施工前的项目规划设计才行。如果进行了削坡，在那之后应该要把坡面进行清理，保证坡面的平整度没有受到破坏。对堤身以及堤顶进行开挖必须要分开进行，止滑槽堤脚基础必须根据原先规划好的断面来进行施工。当工程进行到抵达不透水层之后，还需要继续向下开挖一个深一米、宽一米的沟槽，并再次进行断面清理。基坑排水与边坡稳定的工作也要及时处理好，当这些都做好了以后，相关的工作人员再检查堤坡的规格并做好记录，最后报监理工程师来进行验收。

(3)土坝防渗。垂直铺膜与坡面铺膜都是为了达到防渗的目的，在这两个方向进行铺膜的施工与铺设的工艺也有所不同。如果存在尖棱物，水工合成材料很容易受到破坏，而水压力或者土压力过大也可能因为没有约束支撑而受到破坏，包括下层气体与液体的顶托作用都可能造成破坏，甚至是温度、浪击与水位线都可能会对薄膜造成破坏。因此，在施工的过程中，应该尽量避免类似的情况发生，严格按照施工规范与项目的规划设计来进行施工。

4结束语

水工合成材料能够在水利工程当中得到越来越多的应用，最主要是因为它本身所具有的诸多优点，比如施工的难度相对比较小、施工的效果好等。但是，对于不断发展的水利工程建设而言，水工合成材料也必须不断弥补不足之处才行。为此，水工合成材料可以依托于被应用所积累的成功经验，不断对施工技术进行提升与改进，使其能够得到越来越好的应用。

土工合成材料应用篇2

关键词：土工合成材料 防汛抢险 新的应用

Abstract: the geosynthetics used in civil engineering application is the floorboard of the synthetic materials. Since since introduced into China, because of its material properties for engineering application with the new technology and new methods. Especially in flood control and emergency rescue, the strengthening of geosynthetic materials (reinforcement), thin water flow, segregation filtering and other practical function, can be a very good improving engineering quality, will be difficult problem easier, and can produce larger production and social benefits, save engineering capital, on the ecological environment protection has also played a positive role.

Keywords: geosynthetic materials flood control and rescue the new application

中图分类号：O434.19文献标识码：A 文章编号：

1引言

我国是一个洪涝灾害频发的国家，每年水灾造成的经济损失巨大，面对无情的洪涝灾害，国家每年都在不断提高防汛抢险技术与设备，其中，土工合成材料等新型材料的应用，得到了国家的大力支持，到目前为止，由于土工合成材料在大小水灾险情中的出色表现，国家防汛抗旱总指挥部已将土工合成材料作为防汛主要物料，各水灾频发流域都大量储备了土工合成材料。长期以来，我国由于科研资金投入不够和现实技术落后等多方面原因，采用的防汛抢险方法较为原始和低效，通常采用填装沙石，土料的麻袋等，这种方法成本低廉，效果优良，目前任然是大家乐于采用的方法。但是由于这些材料体积大，重量重的特性，造成了沙袋质量不一，人工劳动强度大，运输十分不便等种种困难。而土工合成材料密度小，极强的透水性，良好的耐腐蚀性等特点，很好地完成了传统材料无法完成的任务。另外，土木合成材料的使用 ，大大减少了沙石，土料等自然资源的消耗，符合循环发展的自然规律，对环境保护作用明显，因此，在我国的发展前景十分宽广。

2 土木合成材料在防汛抢险中的实际应用

2.1堤坝坍塌闲情的抢护

堤坝坍塌是堤坝临水面在水流长期冲刷下，岸堤段形成顶冲，顶冲冲刷岸脚，在高水位时，岸底的土壤长期浸泡，吸水饱和，抵抗剪力强度大大降低，当堤坝内水流在人工引流等操作下，水位突然下降，堤岸底部突然失去水的压力的支持，松软的土壤脱落，使水流从堤坝的迎水面大量流出，威胁整个坝体安全，这时如果不及时排除险情，将造成整个坝体溃崩。这时可以采用在坝体临水面垫大块石料、高强度的土工材料网笼、编织袋土枕等措施进行抢险。如堤岸发生的险情严重，可以在堤岸的临水面填土还坡，使临水面的外邦顶面与坡面齐平。

实例：安徽淮河花家湖段500米堤坝全线坍塌。2007年7月，淮河花家湖段堤坝连续发生4次大规模坍塌，花家湖段堤坝最大坍塌距离200米，最短的一段也有35米。此段堤坝保护着一万亩良田、一个大型煤矿和一个大型发电厂。目前塌陷的老坝已经基本失去抵挡作用，一旦抢护不力，可能导致整个工程坝体自上而下逐个坍塌，由于失去了大坝的阻挡，淮河水已经将大堤内侧斜坡冲垮，河水正在吞噬大堤。在这种危急形势下，抢险指挥部按照“先急后缓，抢修大坝”的原则，采用4层木桩所代替原来的旧坝体，各层木桩和每一根木桩之间都用铁丝紧密连接，各层木桩之间再用沙袋填实，形成新的堤坝对大坝进行抢护，其中采用填充土工反滤布长管袋对坡体和岸根进行了加固，效果很好，使险情较快得到了控制。

2.2 堤坝管涌和流土险情的抢护

由于水流的渗流作用，在汛期，堤坝的堤岸和坝底的根基的薄弱处的土壤颗粒被水流带走，这是往往是管涌和流土险情的高发期。如果不及时处理，会造成地面沉降，坝体坍塌等危害。对于管涌，流土抢险，主要措施是在灾情发生地点构筑围井和反滤层，传统的抢护技术大致可分为围井反滤法，反滤铺盖法和透水渗压法等。近年来，随着土工合成材料的出现，一些新的管涌，流土抢护方法在淮河，长江流域防汛抢险救灾中得到应用。

实例：江苏省徐州市铜山区张集镇杨洼水库溃堤决口南堤坝塌。2011年10月下旬，铜山区张集镇境内杨洼小型平原水库南堤坝放水发生管涌坍塌险情，左右涵洞的堤坝被水冲开，造成部分库水下泄，该堤段由于使用时间较长，造成坝体面失修，整个坝体抗水压强度大大降低，如果管涌扩大，很有可能发生决堤，抢险开始时，采用传统的技术，险情并没有得到很好的控制，后采用装备式围井，才起到了很好的效果。与传统方法相比，装配式围井安装便捷，效果好，省时间，能大大提高抢险速度，节约抢险时间，并降低抢险强度。装配式围井法抢险主要过程为：1，确定装配式围井的安装位置，以管涌处为中心，设定围井大小。2，开设沟槽，使用开槽机开一条深20~30cm的沟槽。3，将预算设定的单元围板置于沟槽中。4，将单元围板上的止水复合土工膜依次固定。5，用土将单元围板内外的沟槽进行回填。6，检查验收。采用由土工合成材料为基础的新型管涌土流处理办法，使得此次险情得到了很好的处理。

2.3 裂缝险情的抢护

堤坝裂缝较为常见，按照其裂缝走向，可以分为龟装裂缝，横向裂缝，纵向裂缝，内部裂缝等四种，坝体裂缝的出现，是堤坝由于沉降，水体冲刷，坝体材料变形等原因造成的坝体开裂现象，如不及时处理，在汛期，坝体很可能会坍塌，裂缝隐患的排除，是汛期险情抢护的基础保障工作。对于轻微的裂纹，可以采用从裂缝口灌干沙土的方式，之后用土工薄膜覆盖裂缝口，再用高粘度的土质覆盖在土工薄膜表面封口，防止水体进入。对于较为严重的裂缝，要在坝体的迎水面覆盖土工薄膜，在坝体上隔3~5米与裂缝方向垂直挖槽，填上与坝体相同的材料，并用粘土封口。

实例：江苏石港抽水站出水池北堤一公里内现9处堤顶裂缝险情。2003年8月，在石港抽水站出水池巡视时发现大坝上开了许多裂缝，如果不及时处理会造成滑坡甚至垮堤，进而可能造成入江水道淮水倒灌，导致引江洞破裂.最宽的裂缝至少有4mm宽，长约50米。该水出水站下游还有10多户村民，一旦裂缝坍塌，将带来巨大财产损失。对于4mm的裂缝，采取了在堤坝的另一侧打桩进行封堵，4米高的树桩间隔一米，缠上铁丝网一字排开，然后填补土袋封死等方式抢修。采用这种方式，很好地排除了裂缝险情，保障了大坝安全。

2.4：较大面积散浸险情的抢护

散浸是当堤坝质量差，或者年久失修时，水从坝体的被水坡面渗出呈现窖潮现象，容易出现混水，坝体被水坡面土质松软，坝体坍塌等险情。散浸险情处理方式一般分两种：1用土工合成材料贴坡排水。2堤坡开挖导渗。

实例：监利县长江干堤卢家月严重散浸。1998年8月，在监利县长江干堤卢家月桩号563十085～563十105长20m范围内，堤内肩向下垂0.7m以下堤内坡严重散浸。险情发生后，对严重散浸采取堤内坡开沟砂石导滤处理，沟宽0.3m，内填黄砂、碎石；在浑水洞上用袋土筑直径lm的围井，高0.5m，内填黄砂、碎石各0.2m；堤外用防汛袋土外帮长30m截渗，面宽5m，高出水面0.5m。经8个多小时抢护，严重散浸渗水减轻，浑水洞变成死水，并用土工材料在坡面实施了贴坡排水作业，有效的处理了险情。

3、结语

与传统的防汛抢险材料相比，土工合成材料拥有使用简单，消耗资源较少，节省操作时间，降低工作强度，提高经济和社会效益等优点，虽然在我国起步较晚，但是，发展较快，已经在我国长江，黄河，淮河等洪灾频发流域显现出了较大的优势，同时，也得到了国家的大力支持，国家每年为土工合成材料的研究与推广设立了专门的经费，相信土工合成材料在我国的前景是十分广阔的。

参考文献：

[1]孙亚林．堤防工程土工合成材料应用技术．北京：中国建筑出版社，2000

[2]《现代钢管混凝土结构》(2003年4月第1版)人民交通出版社蔡绍怀著．

[3]GB50290― 98，土工合成材料应用技术规范[S]．

土工合成材料应用篇3

关键词 水利工程；土工合成材料；施工

中图分类号TV5 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）92-0181-02

1 土工合成材料简介

土工合成材料是以合成纤维、塑料、合成橡胶等聚合物以及玻璃纤维为原料制成的产品，具有防渗、过滤、排水、防护、隔离、加筋和加固等多种功能。自问世以来，发展非常迅速。经工程实践证明，将土工合成材料放在各土体之间，可以起到很好的加强土体的作用，在公路、铁路、水利等工程建设中得到了很好的应用。其类型主要有：土工织物，土工薄膜，复合土工织物及复合土工薄膜等。目前在水利工程中大量使用的土工合成材料大多是土工织物、土工膜、土工复合材料等，

2 水利工程中土工合成材料的应用

2.1防渗作用

渠道防渗常采用复合土工膜进行渠道防渗衬砌，防渗是防止流体渗透流失的作用。在水利工程中需要进行大量蓄水以及引水等水利工程建设，这些建筑施工中如何进行防渗处理一直是施工中国的难点所在。土工合成材料出现以来，我们发现其具有良好的防渗效果，可以用来进行水利工程建筑的防渗处理。土工合成材料的防渗效果取决于其物理力学指标，土木合成材料大多由弱透水材料构成，主要是土工膜和复合土工膜。二者的物理特性在于防止气体挥发和建筑物渗水。一般而言，土木合成材料的防渗处理大多应用在土石坝上游坝面防渗，做法是将水库中水放净，然后在混凝土坝的上游粘贴土工膜，为了对土工膜进行稳固，还要设置一些钢槽来夹住土工膜。随着施工技术的不断改进和提高，现在已经对该工艺进行改进了，利用一些土木网格，用来粘贴土工膜，这样即使水渗过土工膜，也会被土木网格所收集，进一步加强了土木合成材料的防渗作用。当然，这只是土木合成材料防渗的一个方面，还可以将其应用于浆砌石坝或碾压混凝土坝的上游坝面防渗以及渠道防渗等。

2.2防护作用

水利建设中，经常发现堤坡和岸坡被破坏的现象，对水利设施的安全带来巨大隐患，这些破坏行为的发生有大自然的破坏作用，也有人类经济活动带来的损害。为了加强堤坡和岸坡的保护，一直以来，我们采用各种办法，例如可以建设岸坡防护，通过岸坡防护来缓解水流的冲刷和破坏，还可以采用柴排、石笼、或打桩护坡等方法来进行保护。但从实践来看，效果并不十分明显，这些防护措施持久性差，经常需要维护和更新，不仅造成工程维护成本大幅增加，也不利于保护效果。为此，我们可以利用土工合成材料的优势，来进行堤坡和岸坡保护。做法很简单，就是在在被保护的土面上覆一层土工织物，为了防止土工织物发生移动，可以找一些重物压在上面，由于土工织物有良好反滤性能，因此可以有效的防止水流冲刷对堤坡和岸坡的破坏作用，这种方法不仅简单易行，而且造价便宜，也不需要进场进行维修和维护，是一种理想的施工措施。

2.3排水作用

土工材料不仅具有防渗、隔离以及防护作用，还有利于水利建筑物的排水，利用土工材料可以在建筑物的土体中形成一条通道，土体中的水流可以沿着这条通道流到外面去，这种排水作用主要用于土坝内部垂直或水平排水、土坝或土堤中的防渗土工膜后面或混凝土护面下部的排水。

3 水利工程中土工合成材料的铺设施工

防渗土工合成材料因铺设结构形式的不同，其施工工艺和铺设技术也不尽相同。例如斜墙上土工合成材料的铺设：1）土工合成材料铺设前，应按施工图纸要求完成支持层施工，土工膜铺设前先进行下垫层施工，支持层应碾压密实，坡面平整；2）开挖基础锚固槽和坡面防滑槽，其断面尺寸应符合施工图纸的规定；3）对基础锚固槽、坡面防滑槽和坝坡坡面进行清理和验收后，由上向下滚铺卷材，铺设应平顺，松紧适度，预留大约 1%的余幅，以免受拉破坏；4）铺设过程中，作业人员不得穿硬底皮鞋及带钉鞋。不准在土工合成材料上卸放护坡块体，不准用带尖头的撬动工具，不准进行可能引起土工合成材料损坏的施工作业；5）土工合成材料与基础及支持层之间应压平贴紧，避免架空。对易产生架空现象的坝面马道部位可设置水平槽。

再例如心墙土工合成材料铺设：1）中央防渗的土工膜和复合土工膜应和坝体填筑同时进行，按“之”字形铺设。其具体折皱高度和折皱角度应满足施工图纸要求；2）若沿坝轴线方向设有伸缩节、并采用单一土工隔膜时，应在隔膜两侧加细颗粒料或加土工织物；3）回填两侧砂砾石料时，得用振动碾压。在距土工膜50cm～100cm范围内只能用小型设备压实。

土工膜与周边连接施工时，土工膜应通过锚固槽与河床或岸坡的不透水基岩紧密连接，顶部应锚固于防浪墙的混凝土中，以形成整体防渗。其锚固长度应符合施工图纸的要求；2）土工膜与周边的连接形式应符合施工图纸的要求。土工膜与下部混凝土防渗墙连接时，土工膜应直接埋入防渗墙混凝土内。与岸坡基岩或混凝土建筑物连接，可直接锚在基岩或混凝土面上，或埋入混凝土齿墙内，并同时在岸坡附近设伸缩节。当土工膜用于斜墙防渗时，应在铺设好的土工膜上进行保护层施工。保护层的形式应符合施工图纸的要求。混凝土或石料的保护层铺设应处理好基础，保证保护层不会滑动；土料保护层、应自下而上分层填筑，铺料厚度和压实干密度应满足施工图纸的要求。每层土工合成材料被回填覆盖前，承包人应会同监理人按工程隐蔽部位的验收要求，对土工合成材料防渗体施工质量进行以下项目的检验和验收：1）每层土工合成材料被覆盖前，采用目测或用真空法、充气法检查有无漏接，接缝烫损和折皱等缺陷；2）进行拉伸强度试验，要求接缝处强度不低于母材的80%，且试件断裂不得在接缝处，防止接缝不合格。

总的来讲，水利工程中广泛的应用着土工合成材料，今后我们要在工程实践中，不断摸索和探讨土工合成材料使用方式和手段，将土木合成材料的作用发挥到最大。

参考文献

[1]包承纲.堤防工程土工合成材料应用技术[M].北京：中国水利水电出版社，2004.

土工合成材料应用篇4

关键词：土工合成材料；灰库；应用

       0  前言

        土工合成材料是一种新型的建筑材料，由于其具有质量轻、施工简易、运输方便、料源丰富等优点，自问世以来，发展非常迅速，尤其是近二三十年在全世界范围内得到迅速的发展和广泛的应用，取得了良好的经济、社会和环境效益，国内外已广泛应用在水利、交通、电力、堤坝、防止沙漠化和水土保持等工程建设中，其中我国电力能源系统新建电厂粉煤库90％以上采用土工合成材料修建灰库堤，40％的老灰库维修和扩建也均采用了土工合成材料。

        1  土工合成材料在黄石火电厂灰库加高子坝工程中的应用

        用于储存火电厂粉煤灰的地方称为灰库，其相应挡灰的建筑物称为灰坝。在火电厂运行过程中，灰库将逐渐被粉煤灰填满，因此，许多电厂在原来灰坝上加筑子坝，从而提高了灰库的库容，延长灰库的使用寿命。湖北黄石火电厂分别对其所属的筲箕窝灰库和百沙滩灰库进行了加高子坝的工程。在这两项工程中，均采用了土工合成材料，下面具体介绍一下土工合成材料在这两项工程中的应用和施工。

        1.1 筲箕窝灰库加高子坝工程

        1.1.1工程情况。该工程由1号、2号两座土石代料子坝，两座排水竖井组成。加高子坝高6m，由混合代料经分层填筑碾压而成。在坝体的排水盲沟、坝基以及迎灰面均铺设有400g/m2的无纺土工布，共计28550m2。

        坝底排水盲沟尺寸为50cm×50cm，沟中充填瓜米石。为保证排水盲沟的反滤排水，在沟底三个侧面均铺设无纺土工布。由于地基是粉煤灰，为防止渗透破坏，故沿整个坝基也铺设了无纺土工布，把粉煤灰与上部填筑代料隔离开来，同时又增强了地基承载能力。坝体迎灰面铺设的无纺土工布主要起到反滤排水的作用，以防止粘土铺盖和粉煤灰中细小颗粒进入到后部代料区。

        1.1.2无纺土工布施工。在施工中，无纺土工布的铺设采用人工操作，设专人负责。具体方法是：在碾压平整后的坝基面和坝坡面上，垂直坝轴线方向铺设，铺设过程中采用撤退式方法铺设。垂直坝轴线方向上的土工布必须是整块，不允许连接。平行坝轴线方向允许土工布连接，连接采用专用缝合机和涤纶线双线缝接，为保证整体性，搭接长度大于10cm。土工布和岸边基岩结合处考虑沉陷引起的张拉现象，各边应留0.5m左右的余量，可供伸缩变形，以杜绝漏灰问题的发生。

        1.2 百沙滩灰库加高子坝工程

        1.2.1工程情况。该工程为一长约1300m、高1m的子坝。子坝直接修筑在原灰坝上，一面挡灰，一面挡水，采用“HEC”固化粉煤灰分层填筑、碾压而成。在该工程中，为防止加高子坝与老坝结合面的渗透破坏，在坝身内部加设一道垂直的土工膜，土工膜在老坝和子坝中各插入25cm。选用土工膜为“F-5”型（580g/m2），其物理力学指标为：抗拉强度19KN/m，延伸率53.6％，CBR顶破强度3.41KN，垂直渗透系数4.76×10-13cm/s。

        1.2.2土工膜施工。在铺设垂直防渗土工膜时，设计深度应深入老坝内0.25m。先由人工在老坝坝面开挖10cm×25cm的槽缝，然后将土工膜垂直放入槽内，铺完塑的沟槽采用粘土浆充填。每两块土工膜之间采用搭接，搭接长度30cm，待搭接部位洗净擦干后采用自走式热熔双缝焊机焊接。局部破损的土工膜补漏，采用PVC胶合剂粘接，粘接宽度不小于15cm，要求粘贴牢固、均匀、可靠。土工膜槽口外漏段，应敷土加以保护，避免阳光直接照射。

  上述两工程由于采用了土工合成材料，简化了设计和施工程序，一定程度上为工程的顺利完工创造了有利条件。工程投入正常使用一年后，经实地复检表明两座灰坝均运行正常，没有出现渗透破坏现象，这说明土工合成材料在灰坝工程中的运用是成功的。

        2  结束语

        土工合成材料作为一种全新的工程材料应用时间不长，经验不足，目前还存在一些问题，如测试设备的升级滞后于该材料在工程中的应用，部分类型材料易老化以及该材料价格过高，提高了工程造价等，这些都限制了它的进一步推广应用。但我们相信，随着土工合成材料研究工作的深入，随着生产的批量化和生产技术的改进，更重要的是人们对这种材料优良技术性能的进一步认识，土工合成材料在工程实际中，特别是灰库工程中会得到越来越广泛的运用。

参考文献：

[1]土工合成材料工程应用手册[M].第二版.北京：中国建筑工业出版社，2000：218-232.

土工合成材料应用篇5

土工合成材料分为四类：土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料，其原材料主要是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各种高分子聚合物。近几年，在水利工程中使用较广泛的是土工织物、土工膜、土工复合材料。土工织物分为有纺土工织物和无纺土工织物两种类型，其中，针刺无纺土工织物，具有孔隙率高、渗透性大、排水性能较好的特点，在大坝工程中常作为排水反滤设施广泛使用。土工膜防渗性能较好，垂直渗透系数小于1×10-11cm/s，价格便宜，但其CBR顶破强度较低，对于防渗要求较高的工程部位不宜使用，一般常用于坝基垂直防渗。土工复合材料是将两种或两种以上的土工合成材料组合在一起的产品，品种繁多，功能各异，其中复合土工膜具有防渗和排水双重作用，在大坝工程中应用较广泛。

近几年，土工合成材料的生产厂家越来越多，生产规模愈来愈大、品种繁多，质量基本上都可以达到国家标准；其次，对土工合成材料的研究也日益深入，制定的许多国家标准或规范，为该材料的推广提供了技术依据，土工合成材料的研究、生产、设计逐步走向了成熟。下面简要阐述土工合成材料在新建堆石坝及病险库加固中所取得的成功经验，以飨读者。

1、复合土工膜在堆石坝的应用

博斯塘水库位于新疆木垒县境内。该水库为山区拦河水库，属小（Ⅰ）型水库，坝型为复合土工膜防渗堆石坝，坝轴线长186m，最大坝高37m，坝顶宽5m，前坝坡1：1.65，后坝坡1：1.45、1：1.55两级。坝址两岸基岩裸露，岩性为安山岩，较坚硬，抗风化能力强，部分阶地上有数米厚的坡积物。河床砾卵石层厚12～14m，下部为安山岩。溢洪道位于右坝肩山脊垭口处，为正槽开敞式，均在岩体内开挖。筑坝材料大部分采用溢洪道爆破开挖出的安山岩岩渣，不够部分采用河床砂砾石料。坝基采用人工浇筑混凝土防渗墙防渗，施工方式为大开挖。

坝体前坝坡的复合土工膜与坝基混凝土防渗墙及两坝肩混凝土趾板锚固在一起，共同形成前坝面的防渗系统。坝体为透水性很强的爆破料组成，渗透系数一般大于在1×10-3cm/s，可以迅速降低坝体内的浸润线高度，利于坝体的抗滑稳定安全。

前坝坡面由下而上主要由无砂混凝土（下垫层）、复合土工膜、苯板（上垫层）、混凝土板护坡构成。下垫层采用透水性较强的无砂混凝土，最小厚度8cm；上垫层采用保温性能及平整度较好的苯板，厚度2cm；苯板上部为边长0.60m、厚10cm的六边形钢筋混凝土模框，框内现浇C20素混凝土，模框之间干靠，有利于坝面排水。

因此，该坝体防渗效果的好坏关键是复合土工膜自身的防渗效果及其与周边连接的可靠性。

复合土工膜自身的防渗效果主要取决于土工膜的物理力学指标及接缝的质量。根据承受的水压力和下垫层，经计算，复合土工膜采用两布一膜（300g/m2/PE0.5/250g/m2），其物理力学指标为：抗拉强度19KN／m，延伸率53.6％，CBR顶破强度3.41KN，垂直渗透系数4.76×10-13cm/s，幅宽4.0m.施工中，一般都要对工厂内生产的土工膜进行拼接，接缝的质量好坏直接影响土工膜的防渗性能和抗拉强度，因此，必须严格按照技术规程进行施工。

土工膜铺设前先进行下垫层无砂混凝土的施工，然后将卷成捆的土工膜沿坝坡由下而上纵向铺放，铺设应平顺，松紧适度，予留大约1.5%的余幅，以免受拉破坏。土工膜展开平整后即可进行拼接。拼接一般采用热熔焊法，该方法焊缝的抗拉强度较高，质量较好。焊接采用自走式热熔双缝焊机，根据膜材种类、厚度和室外气温选择合适的焊接温度及行走速度，先在现场采用小块土工膜进行试拼接，待焊接质量稳定后再进行实际焊接操作。热熔焊法焊缝形式为直缝双道，每道宽度1cm，间隔1cm，焊缝处土工膜搭接宽度约10cm.

土工膜焊接完成后，必须进行接缝检测。一般先进行目测，观察有无漏接，接缝是否有烫损、褶皱，是否拼接均匀等，目测合格后采用真空法或充气法进行最终质量检测及评定。（1）真空法：主要设备有吸盘、真空泵和真空计。检测时将待测部位刷净，涂肥皂水，放上吸盘，压紧，抽真空至负压0.02Mpa～0.03Mpa，关闭气泵。静观约30s，观察吸盘顶部透明罩内有无肥皂水泡产生和真空度有无下降，如有，表示漏气，应予补救。（2）充气法：将焊缝之间的空腔两端封死，插入气针，充气至0.05Mpa～0.20Mpa（视膜厚选择），静观0.5min，观察压力表，如气压不下降，表明不漏，接缝合格，否则应进行修补。其次，还需进行土工膜的抽样测试。约1000m2取一试样，作拉伸强度试验，要求焊缝强度不低于母材的80%，且试样断裂不得在接缝处，否则接缝质量不合格。土工膜表面的无纺布可采用手提缝纫机缝合，以保护土工膜。对于质量不合格的焊缝可采用塑料焊枪或电烙铁重新补焊。

复合土工膜周边连接的可靠性，主要是指复合土工膜与坝基混凝土防渗墙、坝肩混凝土趾板及防浪墙的连接。混凝土防渗墙底部及两坝肩趾板与基岩面接合面均需进行水泥灌浆，防止防渗墙底部或趾板与基岩面接合面处渗水，灌浆完毕后，进行压水试验，合格后才能进行下一道工序。复合土工膜与防渗墙、趾板及防浪墙联结采用扁铁和膨胀螺拴锚固连接，为了保证复合土工膜具有一定伸缩能力，周边均设伸缩节。

施工时由于土工膜在坝面上易于滑动，因此，在无砂混凝土表面每隔5m，刷热沥青两道，面积约0.5m2，将复合土工膜粘结在上面，这样，既不妨碍膜后无纺布的透水性又增大了膜的抗滑能力，收到了很好的效果。

该工程1998竣工开始蓄水，经过近6年的运行，坝顶最大沉降变形6cm，坝后地面干燥，无渗流溢出，坝后坡测压管内浸润线低于河床砂砾石层表面3m左右，达到了设计预期效果，复合土工膜防渗效果明显，工程取得了成功。

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2、土工合成材料在病险库加固中的应用

近几年，全国各地的病险水库由于年久失修，管涌或者溃坝的事故时有发生，造成了巨大的经济损失。病险库数量多，施工条件复杂，工期短，将质量轻、运输方便、施工简易的土工合成材料正确推广应用到病险库加固当中，具有深远意义。

白土坑水库位于新疆玛纳斯县境内，为中型平原水库，始建于1962年。坝轴线长7.0km，坝型为均质土坝，最大坝高7.00m，上游坝坡1：2，采用小型砼板护坡，下游坝坡1：1.5～1：2.0不等，坝顶宽度2～4m，坝后无滤水坝脚。坝体填筑质量较差，干密度值平均仅为1.43g/cm3，渗透系数6.4×10-4cm/s，长期处于软塑状态，坝体内浸润线高，坝体渗水严重，坝后形成大片沼泽湿地，后坝坡脚有发生管涌或流土的渗透破坏危险，大坝上下游坝坡抗滑稳定计算均不满足规范要求。大坝坝基未做任何处理，坝基2～4m以上为粉砂与粉土层，渗透系数较大0.79×10-4cm/s，以下土体结构性较好，渗透系数在1.27×10-5～6.48×10-6cm/s，为较好的隔水层。该水库多年来，一直低水位运行，达不到原设计标准。2001年大坝安全鉴定为三类坝，属病险库，需进行除险加固。

鉴于该水库坝型为均质土坝，且为老坝体加固，因此在前坝坡上铺设复合土工膜进行防渗，该方法简单易行、施工速度快、可以有效降低坝体内的浸润线高度，增大坝体内的干燥区，提高土体内摩擦角，从而提高坝体的抗滑稳定安全性。坝基进行垂直铺塑，塑膜与坝面复合土工膜连为整体。后坝坡按1：2.25培厚，新老坝体间设褥垫式排水体。

根据承受的水压力和下垫层，经计算，前坝面的复合土工膜采用两布一膜（200g/m2/PE0.5/200g/m2），其物理力学指标为：抗拉强度18KN／m，延伸率56.4％，CBR顶破强度2.8KN，垂直渗透系数1.0×10-12cm/s，幅宽6.0m.先将已损坏或脱落的原砼护坡板用细石混凝土填补平整，再铺7.5cm厚细砂垫层，然后铺复合土工膜，膜上铺75cm厚的砂砾石防冻层，再浇筑20cm的混凝土护坡板。复合土工膜上部折埋在坝顶附近，下部与垂直铺塑膜焊接在一起。（图4）复合土工膜的拼接方法同前述。

坝基垂直铺塑是一种新的浅基础防渗技术，铺塑深度可达8m左右，开沟宽度只有20多厘米，是解决水库浅层透水地基渗漏严重及延长渗径减小坝后坡脚渗透比降的有效方法。垂直铺塑适用于粉土地基；对于粉砂地基施工中必须做好泥浆固壁，施工速度要快，否则易塌壁。铺塑塑膜采用厚0.3mmPE膜，设计深度应深入粘土层内1.0m，铺完塑的沟槽采用粘土浆充填。铺塑机先将基土破开，然后将事先卷绕在钢管上的塑膜垂直放入槽内，由铺塑机牵引向前移动。钢管上的塑膜用尽前应予留1.5倍的槽深长度，将塑膜拿出沟槽，洗净擦干后用自走式热熔双缝焊机焊接。局部破损的塑膜补漏，可采用PVC胶合剂粘接，粘接宽度不小于15cm，春秋季固化时间不少于12h，要求粘贴牢固、均匀、可靠。塑膜槽口外漏段，应敷土加以保护，避免阳光直接照射。坝基铺塑塑膜上部要与前坝坡的防渗复合土工膜焊接，形成完整的防渗体，降低坝体内浸润线，增加坝体稳定，达到除险目的。

该水库原下游坝坡脚未设滤水坝脚，鉴于后坝坡培厚，因此，在新老坝体间设坝体内褥垫式排水体。采用重量轻、铺设方便、造价低的无纺布代替反滤料，无纺布上部压天然级配的砂砾石料（含泥量

白土坑水库2001年底除险加固全部完工，经过两年的运行观察，防渗效果较明显，坝后积水或沼泽消失，地下水位降低至1.5m以下，水库达到了设计要求，取得了巨大的经济效益和社会效益。

3、土工合成材料在施工中应注意的问题

（1）运输、贮存中不得沾污、雨淋、破损，远离火源，周围不得有酸、碱等腐蚀性介质，不得长期曝晒和直立。

（2）材料进场时，应进行抽检。施工时应有专人随时检查清基、材料铺放方向、材料的接缝或搭接、材料与结构物的连接，每完成一道工序应按设计要求及时验收，合格后，方可进行下道工序。

（3）施工场地应平整干净，防止损坏土工膜；铺设应平顺，松紧适度。不平地、软土上和水下铺设搭接宽度应适当增大。

（4）铺设人员不得穿硬底鞋操作。

（5）尽量采用宽幅，使膜在施工时接缝最少；每卷材料的重量不宜超过1t；膜与膜相连时，应采用同种土工膜。高坝应垂直于坝轴线铺膜，低坝应平行于坝轴线铺膜，以减少拼接量；接缝应尽量与最大拉力方向平行。

（6）垂直铺塑应严格按照工艺要求进行施工，PE塑膜施放速度应迅速，防止槽孔坍塌，影响铺塑效果。

4、结语

土工合成材料应用篇6

关键词：土工合成材料；加筋土；性能；应用

引言

在古代天然土工材料加筋土已得到应用，现代加筋土的概念被提出来后，人们设计了多种诸如强度较大的天然材料、钢筋、钢带、土工合成材料等加筋材料，加筋土技术从经验判断上升到理论设计阶段。随着合成纤维的飞速发展，土工合成材料加筋土技术已经与传统 的设计方法一样，被大众所接受认可，并逐步体现出它的优势。

1.土工合成材料的性能

1.1材料性能和类型

土工合成材料主要是以聚酯纤维、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、尼龙纤维等高分子化学材料作为原材料而制成的各种类型产品，它是土木工程中应用的一种新型工程材料，具有排水、反虑、隔离、加固补强、保护和防渗等六个方面的性能。

土工合成材料有以制造方法分类的，也有以结构和性能分类的，还没有合理、明确的统一定义和分类。一般将土工合成材料分为广义土工织物、土工膜和土工复合产品。广义土工织物有土工布、土工编物、土工格栅、土工网、土工垫和土工模袋等，土工复合产品有复合土工膜、复合土工织物和复合防（排）水材料等。在我国，规范推荐主要使用土工格栅、复合土工带、复合拉筋带和土工织物等加筋材料。

1.2土工合成材料的优点

与传统工程材料相比，土工合成材料具有4个方面的优势：纤维习性、与土兼容协调、节省运输、施工简单且质量有保证。其中纤维习性的优势表现在抗拉强度高，具有一定范围的变形模量，化学结构稳定和纤维孔径小等方面。

2.土工合成材料加筋土的性能

加筋土作为一种复合材料，不仅需要了解土工合成材料本身的性能，还要探究土和土工合成材料相互作用的特性，通过试验求得筋土界面相互作用的一些参数，以此来判断加筋土性能的优劣。

2.1加筋土的试验方法

为了测试筋土界面摩擦特性参数，国外有直剪试验和拉拔试验标准[1]，而我国水利部规范[2]和交通部规范[3]也推荐采用直剪试验和拉拔试验，另外，我国纺织工业局制定有直剪试验标准《土工布及其有关产品摩擦特性的测定第一部分》（GB/T17635.1-1998）[4]。

直剪试验和拉拔试验的试验组成部分相同，分别由试验剪切盒（试验拉拔箱）、加载装置和量测装置组成。试验拉拔箱在《公路土木合成材料试验规程》（JTJ/T060-98）[3]中要求长×宽×高不宜小于25cm×20cm×20cm，而剪切盒尺寸不小于15cm×15cm，垂直加载都最好采用空气袋方式加载，拉拔试验的拉拔速率以1mm/min为标准，而剪切试验的剪切速率以0.02-3mm/min为标准。两种试验按水平加载方式不同可分为应力控制式和应变控制式，应变控制式要求剪切速率相等、各级的垂直荷载保持不变，因而应变控制式较之应力控制式能更加准确地测定出剪应力和位移曲线上的特征值，且操作方便，因而国内外均推荐利用应变控制式方法。

另外，为了得出加筋材料与剪切面呈一定角度时的剪切摩擦特性，日本开发出了倾斜剪切摩擦实验装置[5]，该试验装置滑动面的角度，上覆压力和加筋材料水平拉力可以自由设定，拉力由电动传感器控制。

2.2筋土界面相互作用参数

各规范一致认为两种试验的界面抗剪强度与法向应力呈线性关系，按照摩尔库仑强度理论表示，即：

各国对筋土界面似摩擦系数定义不同，造成计算结果差距较大，我国规范[7]计算得到的是反映了筋土间摩擦效应的综合强度参数，不同于传统概念上的由一个内摩擦角所表述的摩擦系数，而美国规范提出的摩擦系数 即为我国常用的摩擦系数比K。

3.土工合成材料加筋土的应用

利用土工合成材料的加固补强、排水和保护等性能，加筋土已广泛用于堤、挡墙的设计和施工中，而利用加固补强、隔离、嵌锁咬合的约束性能，加筋土也被用于地基的设计与施工中。此外，加筋复合地基，连续纤维加筋土，轻量土等也逐渐得到关注和研究。

4.结语

土工合成材料可以弥补普通材料的不足，当作为筋材与土结合形成土工合成材料加筋土后，这种加筋土复合材料极大地提高了土的抗剪强度和结构物的稳定性，从而被广泛地应用于多种工程中，并值得我们不断地深入研究。

参考文献：

[1]王钊.国外土木合成材料的应用研究[M].香港：现代知识出版社，2002.

[2]SL/T235-1999，土木合成材料测试规程[S].

[3]JTJ/T060-98，公路土木合成材料试验规程[S].

[4]GB/T17635.1-1998，土工布及其有关产品摩擦特性的测定[S].

[5]徐光黎，刘丰收，唐辉明.现代加筋土技术理论与工程应用[M].武汉：中国地质大学出版社，2004：39-57.

[6]徐林荣，吕大伟，顾绍付，等.筋土界面参数的拉拔试验过程划分研究[J].岩土力学，2004，25（5）：709-714.

土工合成材料应用篇7

【关键词】纤维复合材料（FRP）；土木工程；加固应用

土木工程学科的发展要依赖于性能优异的新材料新技术的应用和发展。FRP复合材料在土木工程结构加固工程中应用潜力很大。FRP材料具有轻质高强、抗腐蚀性强、耐腐蚀耐久性能好、自重轻、施工方便、热膨胀系数与混凝土相近、抗疲劳、节省材料、施工方便、维护成本低等优点。FRP材料的结构修复和形成新结构在土木工程中的研究与应用较多，结构修复包括维修、加固、更新等几个方面；形成新结构包括采用FRP材料形成新结构和FR材料与混凝土形成混合结构。在21世纪的结构加固领域，采用FRP材料加固的应用范围越来越广，主要应用于加固混凝土、梁、板、柱、砌体结构、钢结构等。土木工程中，各国政府对材料的安全性、耐久性、经济性是很重视的。

1 FRP在结构加固中的研究现状

我国FRP材料的研究和应用与发达国家相比，技术水平还比较落后。但是目前，我国应用FRP材料已完成多项工程，其发展前景还是很广，近些年来，我国有更多的研究单位加人到FRP材料的研发中来，因此，我国的FRP研发的技术领域得到快速发展。它的发展也会带动市场材料的使用量，在土木工程领域中，FRP复合材料的应用在我国起步较晚，FRP材料队也土木工程建筑物来说，造价不能过高，FRP材料工程应用经验较少，造成FRP材料的应用比其他行业会滞后些,而工程师面对的FRP实践性问题也是关于这种材料加强结构的预期或先见效果，实践设计经验少，对FRP材料加固结构设计的标准和研究也很缺乏[1]。

从20世纪90年代早期,在FRP材料以使用于土木工程中,这是因为FRP材料自身具有轻质高强、抗腐蚀和耐疲劳等特点,从90年代开始,很多发达国家开始引用航天技术和补强技术中成熟的FRP复合材料,将它代替钢材,作为土木工程结构加固材料。与传统的加固方法相比,利用FRP复合材料加固节省了材料，并且缩短了施工工期,在土木工程的的应用上取得一定的经济效益。据资料统计,从早期到90年代末期，在国际上，已经有超过2 000个大中工程采用用FRP复合材料，被用作于土木工程结构加固修补, 建筑发达国家每年要生产数百万平方米的FRP复合材料，用作结构加固,在我国，现有的很多桥梁和建筑物建造较早,对于这些工程的承载要求在不断提高,但是，一些住宅的质量问题仍存在，其加固修补技术也就越来越高[2]。

2 FRP材料的特点

FRP材料与普通钢材相比, FRP材料在工程结构应用中发挥了很大的优势，我们需要掌握并利用它的优点，FRP材料的比强度性能较高,利用它的轻质高强性能,可以减轻土木工程结构自重。在抗震工程中，可以减小地震作用，在桥梁工程中,使用FRP结构作为上部结构，可以增加桥梁的极限跨度；FRP材料的抗拉强度较 高,其抗拉强度类似于高强钢材的强度,在达到抗拉强度之前,几乎不会产生塑性变形；FRP材料抗剪强度也较低，基本上在其抗拉强度的10%左右；FPR材料弹性模量小，其弹性模量约为普通钢材的25%～70%；FPR材料有良好的耐腐蚀性和耐久性,在酸、碱和潮湿的环境中，FPR材料可以长期使用, 大大提高了结构的使用寿命；另外，FRP材料密度是钢材的25%左右，具有自重轻的特点,便于工程施工[3]。

3 FRP材料在结构加固中应用

在土木工程结构加固中,新型FRP材料还有很多优点，例如节省人工，因为这种材料不需笨重的机械设备；施工便利，因为它不受施工场地大小的限制；还有工期短、加固综合费用低等优点[4]。

FRP材料在梁的加固中的应用，FRP材料加固梁是将混凝土表面进行打磨、修补的处理，在进行整平、清灰等等过程，确保混凝土粘贴面处理平整干净后，再用粘结材料将FRP复合材料粘贴到梁的受拉表面。在实际加固工程研究中，由于非预应力FRP板具有施工便捷，不需使用任何特殊设备且工期较短，所以这种材料的应用范围很广。FRP材料在柱的加固中的应用，在使用FRP材料对钢筋混凝土柱进行加固修复时，先将FRP纤维沿柱子环向缠绕，使用环氧树脂将FRP材料与旧的混凝土相粘接上，保证FR材料P和混凝土有效粘接。FRP材料对砌体结构的加固应用，很多砌体结构由于设计基准期的接近、结构设计和抗震标准的提高及对建筑物的安全性、实用性和耐久性的要求的提高等原因，砌体结构就更需要维修加固，我国采用FRP材料新型技术对砌体结构进行加固，弥补了传统砌体结构补强方法的缺点，FRP材料加固砌体结构，可以提高抗震性能，它约束墙体而阻止了裂缝，从而改善了整体结构的受力状态，避免了整体结构的突然破坏[5]。FRP材料在土木工程结构加固中的应用很广泛，可用于民用建筑、桥梁及工业厂房的钢筋混凝土建筑物，另外还有烟囱、水塔、地铁、隧道、等建筑物和工程中中都有所应用[6]。

随着经济高速发展和科技的进步，FRP复合材料是一种新型的结构建筑材料，其技术具有发展潜力，FRP复合材料作为传统建材的一个重要补充，它在某些方面不能取代传统的建筑材料。FRP复合材料加固法有明显的优势,具有良好的经济效益,在结构工程中将得到广泛的应用。FRP复合材料技术的研究与开发，推动了现代土木工程的技术进步，它将有越来越广阔的应用前景。

参考文献：

[1]YeLP,Lu XZ,ChenJF.Design proposal for debonding strengths of FRP strengthened RC beams in the Chinese design code[C]//Proceedingsof International Symposium on Bond Behavior of FRP in Structure.Hong Kong,2005:45-54.

[2]任慧韬.纤维增强复合材料加固混凝土结构基本力学性能和长期受力性能研究[D].大连:大连理工大学土木工程学院,2003.

[3]CEB-FIP.Externally bonded FRP reinforcement for RC structure,Technical report on the design and use of externally bonded fiber reinforced polymer reinforcement forreinforced concrete structure prepared by a working party ofthe Task Group 9.3 FRP reinforcement for concretestructure[S].

[4]吴智深.FRP复合材料在基础工程设施的增强和加固方面的现状与发展[A].中国纤维增强塑料(FRP)混凝土结构学术交流会论文集[C].2000.5-20.

[5]冯鹏,叶列平.FRP结构和FRP组合结构在结构工程中的应用与发展[C].第二届全国土木工程用FRP应用计算学术交流会论文集，昆明:2002,7.

土工合成材料应用篇8

1加筋土的概念

土工合成材料的主要功能之一——加筋功能是指将土工合成材料铺设于土中形成加筋土,形成复合体结构,从而使整个结构系统的力学性能得到较大改善。土体本身具有一定的抗压和抗剪强度,而其抗拉强度却很低,将适当的筋材掺入或铺设于土中后,可以扩散土体所受的力,传递拉应力,限制土体的侧向移动,从而可以提高土与周围建筑物的结构稳定性。

2加筋土的机理

将筋材沿主应变方向铺设来提高土体的抗拉强度,其原理与在混凝土中加入钢筋的类似,土与筋材形成复合体,共同承担外力,筋材与土体的相互作用是其抗拉强度增加的主要原因。根据工程实践可知,加入筋材以后的松砂可保持一定的高度和直立状态而不倒塌,这说明加筋土的力学性能与稳定性与加筋前相比,都得到了较大的改善。

到目前为止,对筋材与土体之间相互作用原理的解释大致可总结为两类:一是摩擦加筋原理;二是准粘聚力原理或似粘聚力原理。

试验发现:加筋土的抗剪强度包络线是呈双直线的,转折点对应压力即为临界周围压力。临界周围压力的大小和加筋土界面的摩擦抗剪强度以及筋材的抗拉强度有关:筋材与土体之间界面的摩擦抗剪强度越大,临界周围压力越小。(1)当周围压力小于临界周围压力时,加筋土的破坏形式是筋土相对滑动破坏,这主要是由于筋材的摩擦角增加提高了加筋土的抗剪强度;(2)当周围压力大于临界周围压力时,加筋土的破坏形式为筋材拉断破坏,这主要是由于粘聚力的增加使得加筋土抗剪强度得到了提高。

3加筋土在公路工程中的应用

3.1 路堤加筋

当在路堤中加入筋材,路堤的整体稳定性可以得到提高,并且其不均匀沉降有所减小并得到控制,因此加筋土在路堤中得到了较为广泛的应用。其工作原理是利用筋材具有抗拉能力,通过土与加筋材料之间的摩擦力,限制土体的侧向移动从而提高路堤的稳定性,路堤的整体性得到提高,均匀分散荷载,减小不均匀沉降。在工程中,主要采用土工格栅、土工织物、土工网等土工合成材料作为路堤加筋的筋材,这些土工合成材料应该具有足够的抗拉强度,具有较高的刺破强度、顶破强度等特性。只有填方压实度良好时,筋材与土体之间才具有足够的摩擦力,才能最大发挥其加筋效果。因此在施工中,应加强路堤的压实,使得填方路堤得到充分压实,以保证加筋土的加筋效果。

3.2 软土地基处理

软土具有天然含水量大、可压缩性高、承载能力低的特点,因此在软土地基上修建公路,必须对其进行加固处理。采用土工合成材料对垫层和路堤下部加筋处理,不但可以提高路堤的稳定性,还可以改变其力学性能,因此进行软基处理时会经常采用加筋土技术。将土工合成材料设置在路堤底部,除了具有上述的加筋效果外,还兼有过滤、排水、隔离等多种功能。筋材应在路基全宽范围内满铺,并且将其铺设于排水垫层之上,同时尽可能设置于路堤底部。

3.3 路面加筋

将加筋技术应用于路面工程中,主要由于其可以减少或延缓反射裂缝的数量,减少沥青路面的车辙等优点,且在半刚性基层沥青路面中基层的疲劳寿命还可得到适当的提高。沥青路面加筋是利用筋材的抗拉强度和抗拉模量较大来阻止裂缝向路面延伸。目前主要选择土工织物和玻纤网等土工合成材料应用于沥青路面加筋的,这些选用的筋材必须具备强度高,延伸率小,同时要求材料耐高温,否则材料的性能会在高温摊铺沥青混凝土时发生明显变化。

3.4 加筋土挡土墙

在公路工程中,路基挡土墙、加筋土桥台以及护坡工程等是加筋土挡土墙的主要应用形式。墙面板、填料、筋材这三部分组合而成形成加筋土挡土墙。在加筋土挡土墙结构中,其作用机理是由于填料自重和外力能共同产生侧压力,墙面板由于受侧压力的作用,通过面板上连接件将此侧压力传递给筋材,该力有将筋材从填料中拉出的趋势,而筋材又被填料与筋材之间的摩擦力阻止。由此可见填料和筋材由于摩擦力的存在从而被联结起来,加上墙面板,即形成一重力式挡土墙。

加筋土挡土墙结构的特点:(1)施工中可以预先制作面板和筋材,从而使加筋挡土墙的施工变得简便、快速,可以节省劳力和缩短工期;(2)加筋土挡土墙是一种很好的抗震结构物,主要是由于其结构物柔性,能够适应地基轻微的变形;(3)加筋土挡土墙同时具有节约用地,造型美观的特点;(4)加筋挡土墙的造价比较低;(5)加筋土挡土墙的安全性能较好。

4结语

加筋土的效果不仅和筋土界面的摩擦特性有关,同时还与加筋材料的层数或间距、布置、强度和刚度等多种因素有关。一般认为加筋的间距越小,筋土界面的摩擦强度越高,加筋效果越显著。在一定的范围内,抗剪强度随着加筋层数的增加而近似线性增加,但超过某一加筋层数后,抗剪强度不再有明显的增加。

用于加筋土工程中的土工合成材料非常广泛,新型材料在不断的推出,加筋土的应用领域在不断扩展,其应用是一项不断发展完善的新技术。但是加筋土的实践应用和理论计算方法并不是同步发展的。有些加筋土应用技术有着较丰富的经验,且建立了一套相对成熟的设计计算方法;但还是有很多经实践应用反映出有较好的加筋技术,但其基本理论研究还不够成熟,目前完整的设计计算方法还没有建立起来。所有在今后的设计、研究及施工应用中,需要通过不断的实践经验总结和理论研究,来进一步提高和完善。

参考文献

[1] 土工合成材料工程应用手册编写委员会.土工合成材料工程应用手册(第2版)[M].北京:中国建筑出版社,2000.

[2] 王钊.国外土工合成材料的应用研究[M].现代知识出版社.