土工合成材料的性能
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土工合成材料的性能范文第1篇
近几年来，随着我国公路里程的持续增加和改扩建工程的增多，越来越多的土工合成材料用于新旧路基填筑。土工合成材料（Geosynthetics）开始大量用于岩土工程是近三十年发展起来的一项新技术。土工合成材料是一种以塑料、化学纤维、合成橡胶等原材人工合成的聚合物，具有强度高、成本低、质量轻和实用性强的优点，主要有加筋、排水、防渗、过滤等功能。目前，具有代表性的土工合成材料有土工格栅（Geogrid）、土工网（Geonets）、土工膜（Geomembrane）和及其组合产品。土工合成材料在岩土工程的应用极大地推动了路基填筑技术的发展。
1 土工合成材料的种类
土工合成材料根据功能和工艺的不同，总体上可以分为4类，即土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料。土工织物可分为四种类型：有纺土工织物、无纺土工织物、针织土工织物和复合土工织物。土工膜主要由透水性低的材料制成，具有较强的防水性、耐久性和抗变形性，厚度一般在0.25～4mm之间。土工复合材料是将两种或两种以上的材料相互结合起来的一种材料，将不同性质的材料组合起来，可以更好的满足工程的实际需要。土工特种材料主要包括土工格栅、土工网、土工膜袋、土工垫、土工格室等。
2 土工合成材料的作用
土工合成材料一般具有多种功能，在实际应用中根据工程的具体情况往往只有一种功能起主导作用，其他作用则在一定程度上发挥作用。土工合成材料在工程中有多种作用，总体上可以分为以下六种。
2.1 排水作用
土工合成材料（如土工织物）具有多孔隙的性质，可以将土体中的水分汇集并排出。有的针织型无纺织物或复合型土工材料可以沿平面方向和垂直其平面方向排水。这种土工织物本身具有的排水通道可以把土体中的水分缓慢排出。在填筑路基时，可以铺设厚的无纺织物垫层，可起到固结排水的作用，防止翻浆。同时，在挡土墙、隧道灯构造物中，多采用土工织物作为排水设施。
2.2 过滤作用
由土工织物做成的过滤层可以起到代替砂石、砂砾的作用，具有造价低、施工简单，质量容易得到保证的优点。有纺织物和无纺织物都可以起到过滤的作用，防止土颗粒的流失，但在过滤要求不高时通常采用无纺织物作为过滤层。
2.3 隔离作用
在岩土工程中，为防止不同层之间的颗粒发生相互混杂，造成污染，通常将土工合成材料铺设在不用粒料层之间，起到隔离作用。如在软基路段，在铺设碎石层之前，在路基上铺设一层土工织物，可以有效的防止层间相互倾入和控制不均匀沉降。
2.4 加筋作用
土工合成材料（如有纺织物、土工格栅和土工网等）一般具有较强的抗拉强度，埋在土中形成土―土工合成材料复合体，可承受一部分拉应力，限制土体侧向位移，从而增强土体的稳定性。其中，土工格栅具有较强的抗拉强度和张拉模量，同时因土颗粒可以嵌入格栅的孔洞之中，产生较大的摩阻力，是一种比较理想的加筋材料。
2.5 防护作用
土工合成材料不仅可以扩散集中应力，还可以将应力由一种物体传递到另一物体，使应力分解，防止土体破坏，起到防护作用。如较厚的无纺织物和复合材料可以减缓和防止路面反射裂缝的发展。
2.6 防渗作用
土工材料中如土工膜，因具有良好的防渗功能，可以与无纺土工布形成复合材料，其中，土工膜可以起到防水，防渗的作用，而土工布可以起到导流的作用。
目前公路工程中使用较多的土工复合材料有以下几种，各类土工材料主要作用如表1所示。
表1 不同土工材料的主要功能
3 土工合成材料在公路中的应用范围
土工合成材料和以土工合成材料为基材制成的材料，因其优良的力学性能、耐腐蚀性、耐久性能和良好的抗变形性能，从而广泛的用于路基路面加固工程，软基处理和边坡防护工程。
（1）在道路改扩建工程中的应用；为了保持新老路基衔接处出现不均匀沉降，从而导致纵向裂缝的产生，采用土工格栅等作为加筋材料的应用可以有效的防止不均匀沉降的发生。
（2）在路面工程中的应用；在柔性路面中，采用土工合成材料，可以增强基层或底基层的整体强度。同时，在旧路路面进行罩面处理时，可以有效防止和减缓路面反射裂缝的发展。
（3）在软件处理中的应用；软基因其承载力低，如果在其上面直接修筑构造物或路基，容易导致沉降的发生。但如果在软基处理时，采用土工合成材料加固，则可以迅速提高地基承载力，减少沉降量，缩短工期。
4 结语
目前，土工合成材料在公路工程中的应用越来越广泛，具有广阔的应用前景。但土工合成材料还有很多性质和功能并没有完全得到应用，我们需要从实际工程中进行进一步的探讨。
【参考文献】
[1]叶飞.公路隧道工程建设质量管理研究[D].长安大学，2004.
[2]王永东.公路隧道运营安全技术研究[D].长安大学，2007.
土工合成材料的性能范文第2篇
关键词：路基；防渗；不均匀沉降；土工合成材料
0 引言
土工合成材料是工业发展的产物，其出现已经有100多年的历史，但应用于土建工程则是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。直到70年代末，随着无纺织物的推广，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。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应用。1994年在新加坡召开的第五届国际土工合成材料学术会议上，正式确定这类材料的名称为“土工合成材料”（geosynthetics）。
道路路基是道路建设中的主体工程，其工程质量好坏直接决定整个工程的成败，在根本上决定着道路工程寿命的长短。本文阐述土工合成材料在路基工程中的应用。
1 概述
土工合成材料是岩土工程领域中一种建筑材料，原材料是高分子聚合物（polymer）。它们是由煤、石油、天然气或石灰石中提炼出来的化学物质制成，再进一步加工成纤维或合成材料片材，最后制成各种产品。制造土工合成材料的聚合物主要有聚乙烯（PE）、聚酯（PP）、聚酰胺（PER）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）等。这些材料的耐久性都很好，能保持材料在正常使用环境下性能不变，目前在道路工程中已被广泛地应用于软土地基处理中。
2在路基中防渗排水的应用
在软土地区道路的路基中有很厚的高含水量土层，同时地下水位相对较高。由于完全清除路基中的软土层代价太大，现状路基中的含水量很大（高于液限），如何在这种现状下保证路基稳定对道路设计工作提出了很高的要求。
2.1排水设计
地下水对路基的破坏一般表现在以下几个方面：
首先，路基含水量可使路基无法有效压实，导致路基承载力不足，根本无法有效承托道路结构，工程质量无法保障。
其次，路基上部结构建成后，由于软土层含水量很大，由于毛细水作用地下水会越过地下水位向路面结构内上升，随着时间推移，会对路面结构造成破坏。
在软土路基中一般使用土工合成材料包裹粒料填筑作为道路路基的排水层，在路基中通层布置，用于填挖结合部排水时，土工复合排水材料应设置在地下水容易出现的部位，布置方向应与渗水方向垂直，且应和路基其他排水设施相接，使路基中的水横向排至路外。
土工合成材料应根据其埋设深度和承受荷载，选用相应的规格，在实际荷载作用下，土工合成材料排水截面最大压缩率应小于15%。
外包土工织物的带孔塑料管、波纹管、混凝土管、钢管等管件及透水软管的排水安全系数Fb见下式：Fb
注：Q-需要排出的水流量
QE-管件的排水能力，即能排出的水流量
土工复合排水材料不宜弯折，在出现弯折的情况下，应对弯折部分的通水能力进行折减，并验算接头、转角部位排水体的通水能力。
2.2防渗设计
在道路中央分隔带路基、路肩底部、迎水面边坡等位置需要设置防渗措施防止水分渗入路基。工程材料适用复合土工膜、防渗土工布等土工合成材料，其规格宜为织物质量/膜厚/织物质量=200g/（0.5～1mm）/200g；对路肩底部防渗，膜厚可采用0.3mm。
防渗隔离层一般工程土工膜厚度不应小于0.3mm，重要工程土工膜厚度不宜小于0.5mm。防渗隔离层上部、下部都应设置沙砾层，厚度均宜为10cm，垫层应级配良好，不得含有大粒径有棱角的尖锐石子，含泥量不得大于5%。
在路基防渗同时要预留排水出口，出口的设置应在路基内设横向、纵向排水管，保证排水坡度。
3在防止路基不均匀沉降中的应用
道路建设时，在路基填挖交界处、高填方路堤与陡坡路堤、软土地基路堤、软土地基不同处理方式交界处、路基与桥台构筑物结合处等 路段会出现不均匀沉降，这类病害轻则影响行车顺畅、舒适性，重则破坏道路结构、造成交通事故，对待这类病害，目前道路行业已大规模采用土工合成材料进行处理。
路基不均匀沉降处理的处置方案要根据道路等级、荷载条件、处置位置、地基条件以及路基沉降变形情况选择土工合成材料。同时应考虑地基处理方式、路基填料类型、路基强度与稳定性、排水系统、施工工艺以及工程造价等，确定合理的处置方案。
防治路基不均匀沉降宜采用整体性和耐久性好、强度高、变形少的双向或三向土工格栅、高强土工织物、土工格室等土工合成材料。需要减轻路基自重时，可采用EPS块等轻质材料。土工合成材料性能应满足下表要求。
防治路基不均匀沉降土工合成材料要求
材料 要求
土工格栅、高强土工织物 极限抗拉强度≥50KN/m，2%伸长率时的抗拉强度≥20KN/m
EPS块 密度在20～30kg/m3之间，抗压强度≥100kPa
土工格室 格室片极限抗拉强度≥20MPa，焊接处极限抗拉强度≥20KN/m，高度≥10cm。宜用于软弱地基顶部形成垫层
路基不均匀沉降形态受地形、地基、路基等多种因素影响，在方向上存在不确定性，因此，宜采用纵横向特性较为一致的土工合成材料，如双向土工格栅或三向土工格栅。
新建道路路基填挖交界处不均匀沉降防治，土工合成材料宜铺设在路床、路基底部。
当软弱地基上拓宽拼宽路基沉降较大时，可采用EPS块等轻质填料修筑路基，降低拓宽拼宽路基自重，减少地基压缩变形和沉降量。EPS轻质填料拓宽路堤横断面可采用直立挡板式或土包边两种结构形式。应用于受洪水影响地区时，应考虑水浮力对路基稳定性的影响。
采用土工合成材料防治软弱地基路堤不均匀沉降时，应根据地基地质条件、路堤高度等情况，与砂垫层预压法、排水固结法、复合地基等地基处理措施相结合，进行综合治理。
4 结语
土工合成材料作为一种成熟的路基处理材料已得到了行业的认可，但在实际工程应用中标准尚不统一，路基处治效果也各不相同。在未来工程中，随着人们对土工合成材料认识的加深，应用经验的丰富，土工合成材料必将在道路路基处理中发挥更充分的作用。
参考文献：
1、公路土工合成材料设计原理及工程应用 周志刚；郑健龙
土工合成材料的性能范文第3篇
关键词：土工合成材料加筋；设计过程；关键问题
中图分类号：U495 文献标识码：A
随着社会科技水平的快速发展，目前土工合成材料加筋已经被广泛的用于许多的工程项目中了。但是建筑工作者对于土工合成材料加筋的概念的认识还不够清晰。我们所说的土工合成材料加筋就是指通过土工合成材料与地基周围的土壤的咬合以及界面摩擦的作用并利用筋材的抗拉的特点产生相应的应力传递，这种应力传递可以有效的提高地基土体的韧性以及强度，还能改变原来地基土体的位移场以及应力场，同时还能够增加土体的稳定性以及改善土体变形性状的一种有效的技术手段。柔性纤维素一般通常是土工合成材料的原始材料，柔性纤维素具有伸长率较大的特点，因此土工合成材料的加筋概念与传统的钢筋混凝土加筋的概念是不一样的，筋材与土基质的作用机理的不同是最为主要的区别。这点区别对加筋的分析计算方法以及应用的效果也是有很大的影响的，是需要被注意并重视的。
土工合成材料的加筋材料具有很多种，无织土工织物、复合型土工织物、土工网、土工格栅、纺织土工织物、编织土工织物等都是土工合成材料的加筋材料。这些土工合成材料具备明显的优点：轻度高、弹性好、质地轻、抗腐蚀性好、抗酸碱性好、抗虫蛀性能优良。但是它们也具有共同的缺点，那就是在阳光或是紫外线的照射下，老化现象十分明显。根据土工合成材料的这些特点，在实际的工程项目存在以下几种土工合成材料加筋的类型：（1）堤坝或陡坡加筋，这种加筋的类型主要应用于高速公路、公路、铁路、土坝、海堤的基底以及其陡坡或是堤坝的加筋。（2）工程建筑物的地基基础加筋，这种类型的加筋主要应用于油罐基础、条形基础及其地基中加筋。（3）支挡结构加筋。桥墩加筋以及挡墙结构加筋都是较为常见的支挡结构加筋的形式。随着土工合成材料加筋在建筑工程中的广发的应用，目前在一些高等级建筑工程以及堤坝工程的修建中，土工合成材料加筋也得到了发展及应用。
1 土工合成材料加筋的作用机理
通过模型试验、室内试验以及离心试验对土工合成材料加筋土的观测及分析，土工合成材料加筋主要存在以下三个方面的作用机理：
1.1 约束竖向变形，增加侧向压力
首先对堤坝地基进行三轴实验的测试，通过对比没有加筋以及有加筋的实验结果，就可以解释土工合成材料加筋的作用机理效果。当在没有进行加筋操作的堤坝地基上施加一定的竖直向下的应力时，会看到堤坝明显的侧向变形以及压缩现象的发生，并且堤坝建筑也受到了破坏。同样情况下，当对有进行加筋施加竖直的应力时，土与筋材会产生一定的相互作用。从实验中可以看出，由于堤坝受到的加筋的作用，侧向压力有增大的现象出现，我们称为压束力，同时由于加筋的作用堤坝也约束了竖向变形。
1.2 增大了土体的视内聚力
根据以上的三轴实验的测试结构，若想使加筋的试样在相同的应力的作用也达到破坏的效果，就必须相对的减少土样所受到的侧向的压力。通过实验数据可以看到，加筋土样的摩擦圆与没有加筋的土样的摩擦圆的区别并不大，所不同的是加筋土样的视内的聚力得到了增加。根据土力学的原理及物理学的计算公式计算可以得出，影响土体视内聚力增加的关键因素是土工织物筋材的抗拉的强度，并抗拉强度与视内聚力是程正比的，即织物的抗拉强度越好，视内聚力增加的就越多。相反的，当土体的抗拉强度很小时，或是筋材土工织物由于抗拉强度不够被拉断或是被拔出时，土体的视内聚力就不会增加，同时土工合成材料的加筋的效果也会消失。
1.3 土工织物的隔离作用
土工织物的隔离作用主要有两个方面的内容：一方面是由于加筋的筋材是具有很高的抗拉强度的，而土体本身的抗拉强度又是较低的，这时当外力的荷载通过土体的作用传递给筋材时，筋材与土体会产生一定的相互作用，为防止土体因抗拉强度过低而产生断裂的现象，筋材会约束土体的变形，从而改变了土体上下两部分的应力状态，这是土体就会以筋材为界被分成上下两个部分了。根据对有限元的实验分析，土体没有加筋的情况，在外力的荷载下土体内部会形成一段连续的塑性开展区。当在土体内增设一层筋材时，这一段连续的塑性开展区就会被隔离开来，形成两个不连续的塑性开展区。在离心模式的试验中可以清晰的看到这种隔离的现象。当对陡坡进行破坏实验时，没有加筋的陡坡会沿着破坏面连续破坏，而进行了加筋的陡坡，土体是沿着加筋筋材的水平布置产生破坏的，并且破坏的形式不是连续的破坏而是分层逐渐被破坏的。另一方面的隔离作用是土工织物可以将两种不同的材料隔离开，防止两种材料混合在一起。如在海涂上进行筑堤施工时，在海涂面上铺一层土工织物之后，再在土工织物的上面进行填土筑堤的施工操作，这样就可以保证填料不会掉入到海涂地基中去，同时地基不被扰动也同样得到了有效的保证。
2 土工合成材料加筋的布置形式
2.1 张拉应变弧布置筋材的理论
土工合成材料的性能范文第4篇
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。论文百事通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。新晨
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：
土工合成材料的性能范文第5篇
关键词：加筋土；动力特性；试验研究；数值研究
土工合成材料加筋土技术已广泛地应用于工程建设中。早期人们是将天然植物如稻壳、茅草等掺入土体中来改善土体的整体稳定性，但并无理论基础。后来法国工程师Vidal提出了加筋土概念及其设计理论，从而为加筋土技术研究奠定了基础。土工合成材料加筋土技术的应用提高了加筋结构的力学性能。研究在动荷载作用下加筋结构的动力特性已至关重要，这是因为加筋土的动力特性指标在加筋土工程结构设计中至关重要，直接影响了加筋土结构的安全稳定性。
1 加筋土动力特性概述
加筋土结构的应用已引起国内外岩土工程界人士的极大关注，随着加筋土技术应用领域的拓宽，对加筋土技术进行动力方面的研究已成为一个不可回避的重要课题。加筋土的动力特性研究思路大多是以试验为基础，研究土的动应变、阻尼比、动强度与振动孔压等特性。目前还出现了用数值模拟来研究加筋土动力特性的方法，这种方法的可使用性已得到研究人员的证实。大量的研究数据表明土工合成材料加筋土的动力特性与动荷载、频率、振动周次及筋材物理性质密切相关。
2 加筋土动力特性研究现状
2.1 加筋土动力特性试验研究
纵观各大文献，加筋土的动力特性试验有动三轴试验、共振柱试验、动扭剪试验、动直剪试验以及动单剪试验等。其中，动三轴试验和共振柱试验是目前研究土工合成材料加筋土动力特性最常见的方式。
2.1.1 动三轴试验研究。动三轴试验能较好的模拟加筋土的实际受力状态，至今已有许多学者采用动三轴试验研究了加筋土的动力特性，为工程结构设计提供了依据。谢婉丽等通过对不同加筋层数的黄土试样进行了不同动应力和不同围压作用下的动三轴试验，发现在动荷载作用下对土体加筋可以约束其侧向变形，使土体的抗震性能得到增强，并且随着动应力和围压的增大，加筋土体的轴向累积动应变越大。杨燕等用普通窗纱模拟土工合成材料，对加筋土体进行了大量的动三轴试验，研究得出了动模量随围压的增大而增大，但阻尼比随着围压增大而稍有减小。杨帅东等通过对加筋土样进行固结不排水动三轴剪切试验。研究了在不同筋材、不同加筋层数、不同围压和固结应力比条件下加筋土的动弹性模量变化规律。李文旭等等通过对加筋粘土进行动三轴试验，发现在粘性土中布置格栅筋材，在一定程度上提高了加筋土体的动强度特性，随着加筋层数的增多，加筋土体的动强度也越大。
由于用来做动三轴试验的加筋土样多为重塑土样，且它的尺寸效应比较明显，所以用动三轴试验测得的数据与实际相差甚大，但是我们也能从数据中总结规律并加以总结用于实际工程设计中，使设计结果更加安全，这也为工程计算提供了极大的方便。
2.1.2 共振柱试验研究。最早是日本工程师Iida在1938年把共振柱技术引入土工试验的，共振柱试验是利用波动理论在土试样上施加振动力，然后改变驱动频率，测其共振频率。最后根据土试样尺寸，测得的共振频率，和端部的约束条件就能算出加筋土的动力参数。
在国外，Mohamam H.Maher等在动力特性方面对加筋砂进行共振柱试验，测出了加筋砂的动剪切模量G与阻尼比D。比较分析了纤维含量对加筋砂的剪应变值、侧向应力，、动剪切模量与阻尼比的影响，得出了加筋土结构的抗震性能比较好的结论。在国内，大多数人都利用共振柱试验研究了非加筋土的动力特性，很少人针对加筋土作动力特性研究分析，这为研究人员又提供了一个新的研究领域。
2.1.3 其它试验研究。张小江等采用他们实验室设计的单轴静、动力拉压试验仪，研究了纤维加筋粘性土在静动荷载作用下的相关动力特性。试验研究结果表明，纤维加筋土和素土相比，其极限拉应力、极限拉应变、动强度、动模量、临界断裂韧度等都有相当程度的提高。并且得到土体进行纤维加筋后，即使在动载作用下发生破坏，还能继续承受一定程度的静荷载，其整体性仍能得到保持。
2.2 加筋土动力特性数值分析方法研究
随着研究方式的创新，对土工合成材料加筋土动力特性进行计算机数值分析势在必行，目前已有研究人员运用此方法做了较多研究。兰州铁道学院梁波等从加筋机理考虑，建立了加筋强度的等效约束力有限元模型，研究分析了粉煤灰在粘着破坏和拉力破坏两种情况下的动强度指标。为今后在数值模拟方面对加筋土动力特性的研究分析打下了基础。匡希龙等利用有限元软件ANSYS10.0建立了加筋土的黏弹塑性力学响应模型，该模型更能真实的反映加筋土复合体在循环荷载作用下的变形特征。为以后对加筋土动力特性的有限元模型建立提供了依据。数值分析结果的准确性取决于加筋土本构模型及其参数取值的合理性，但这仍需要通过室内试验确定和验证。
3 结论与展望
本文较为详细的介绍了土工合成材料加筋土动力特性的研究现状。对加筋土动力特性的研究已经成为岩土工程界的热点之一，目前已有大多数人作了相关研究，但由于对加筋土动力特性的研究方法不同，实验人员所用的试验设备，试验手段、加筋材料也有区别，所以各个研究人员整理的加筋土动力特性规律差异也很大。另外在加筋土动力特性的数值分析方面，对加筋土有限元模型的建立及其参数取值仍需进一步探讨研究。
关于针对土工合成材料加筋土动力特性的试验研究方面，加筋材料的物理参数及性质没有统一的标准，试验中采用的加筋土样多为重塑土样，尺寸效应明显，怎样能更真实的反应加筋土体的动力特性，还需人们多做研究。同样，在计算机数值分析方面，建立更贴近实际的加筋土动本构模型，筋土界面相互作用参数的确定，仍是需要解决的难题。
参考文献
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土工合成材料的性能范文第6篇
关键词：护岸工程 材料 生态环境
传统只注重航道航运、防洪功能的护岸理念，使得河道护岸设计多为硬质型结构，导致混凝土材料被大量使用。随着生态工程的呼声日渐高涨，人们生态环保意识的不断提高，大量的天然材料、土工合成材料被应用到护岸工程中。目前内河护岸的材料主要可分为天然材料、混凝土类材料、土工合成材料等三大类[1-2]。面对众多的护岸材料，如何针对航道具体情况合理选择护岸材料是一个难点。因此，本文对目前内河护岸工程中护岸材料的护岸效果、破坏情况以及对环境影响等方面开展调查分析，并建立评价模型对护岸材料综合使用效果进行评价。
1.护岸材料使用现状调查与分析
1.1天然材料
天然材料包括块石、卵石等散粒体刚性材料以及木桩、梢料、竹类等柔性材料。对块（卵）石而言，工程中通常以抛石、干砌、浆砌等形式对岸坡进行防护，这里以块石为例分析其护岸效果。由于块石强度高，采用干砌块石或抛石的工程除耐久性好、使用寿命长、抗冲刷能力强外，还具有一定透水性和生态性。但这类护岸柔韧性差，当受冲击和不均匀沉降时会发生坍塌；墙后填土也易被水流带出，从而影响护岸结构的稳定性。浆砌块石护岸的整体性、稳定性、抗冲刷性及耐久性较干砌块石护岸更好，但其在受冲击和不均匀沉降时会发生开裂或断裂，且透水性较差、生态效应低。
采用木桩、梢料、竹等材料的护岸工程均具有较好的生态效应。这是由于这类材料环境融合度高，对环境不产生二次污染。但当这类材料不具活性时，其耐久性、抗冲刷性较差，尤其干湿交替条件下其使用寿命更低。对于活性材料，除生态效应较好外，由于其根系的锚固作用，护岸具有较强的抗冲性和耐久性。
块石或卵石材料的破坏主要受干湿交替和温度变化等物理作用，逐渐产生风化和冻融破坏；木桩、梢料、竹类这类材料的破坏就是植物的腐朽与死亡。
天然护岸材料对环境适应性好，这类材料本身不会对河道环境产生不利影响。但用于不同结构形式，对环境的影响是不同的。例如，干砌块石护岸不会对河道环境造成不良影响，而浆砌块石护岸，由于其结构的封闭性，不适宜种植植物，故对生态环境、绿化环境有一定的影响。
1.2混凝土类材料
混凝土类材料包括现浇混凝土板（块）、各式连锁块、荣勋砌块、自嵌块、劈离块以及一些生态混凝土[3-4]。采用混凝土类材料对岸坡进行防护时，按型式可分为面板式护岸和透空式护岸。面板式护岸具有强度高、整体性好、抗冲能力强、耐久性好等优点，但因其不透水、生物难以栖息，故生态效应较差；透空式混凝土护岸除了抗冲能力强、耐久性好外，其对环境可接受性好，护岸表面的孔隙不仅有助于河道与岸坡之间的物质、能量和信息的交流，还利于两栖生物的生存。
混凝土类材料用于护岸工程时，其破坏主要取决于混凝土本身的耐久性。由于护岸的混凝土经常处于水位变动区，受到干湿循环与冰冻作用而破坏。对于钢筋混凝土，还可能由于钢筋铁锈膨胀导致混凝土开裂而破坏。
混凝土材料是惰性无机矿物质材料，对护岸环境的影响与结构形式有关：整体面板式结构虽不会对水环境造成不良影响，但其会直接影响护岸的生态环境、绿化环境，使护岸呈现白色化；透空结构不但对水环境无不良影响，而且利于护岸的生态环境。
1.3土工合成材料
土工合成材料包括土工织物、三维土工网垫、生态袋和土工模袋等。土工合成材料在护岸工程中，通常起过滤、加筋土的作用，此外也可直接护岸。这类材料具有柔性好、适应性强、耐腐性好、抗冲刷、渗透性好等优点，但一般不单独作为河道护岸使用，主要用于结构防渗、过滤、加筋、锚固。用于护坡表面时，如软体排，则易受船舶撞击或抛锚而破坏；若是模袋混凝土，其生态效应较差。
土工合成材料的破坏主要由于材料老化，材料的分子结构发生变化，导致
护岸材料评价指标体系中各指标的权重随地区、水文及周边环境等因素的不同而变化。本文研究区域设定为广东省网河区，采用Delphi和层次分析相结合的方法来确定指标的权重集。为使评价结果具有较好的可靠性和指导性，采用Delphi法，特邀江苏、广东地区十四位常年从事护岸研究、设计及施工的各方面专家，对护岸材料的各单项指标进行打分。结果如表一。
（1）使用性分析。使用性得分较高的有：块石、混凝土预制块（实心设计、现浇施工）、混凝土模袋、卵石、木桩等。这是由于在航道中为抵抗水流、船行波冲刷以及船舶的撞击，刚性材料性能较好，故得分较高。
（2）工艺性分析。混凝土预制块（实心设计、现浇施工）、各式透空连锁块、混凝土模袋的工艺性均较好。现代护岸工程广泛采用机械化施工，因此除了梢料、块石等需大量人工、施工繁琐外，其余材料工艺性均较好。
（3）绿色性分析。块石、卵石、木桩等材料绿色性较好，而混凝土模袋等材料绿色性较差，其余材料的绿色性能一般。对于大多数护岸材料而言，除混凝土模袋这类材料外，其他材料或者本身具多孔特征，或者个体之间可组成多孔质岸坡，一般均具有良好的生态透水性，故绿色性较好。
从护岸材料的总评分情况可知，本次评分中得分较高的护岸材料依次是块石、卵石、木桩、各式透空连锁块、生态袋等。
一般具有较高整体性、抗冲性、耐久性和稳定性，除整体面板式护岸会影响河道的生态环境、绿化环境外，其余采用透空式结构的护岸工程对生态环境较为有利。
土工合成材料的性能范文第7篇
关键词：加筋土 设计研究
中图分类号：TU2文献标识码： A
Reinforced embankment design research
Zhi-bo wang
(Administration of south-to-north water transfer project construction in hebei province, shijiazhuang 050021)
Abstract: the reinforced soil is a kind of composite soil reinforced materials are added into the soil and the formation, can improve the strength of the soil, enhance soil stability, common reinforced material with geotextile, geogrid, high strength fiber geogrid, geocell, strip reinforcement. Reinforced embankment design method is divided into the finite element method and the conventional design method. Geosynthetics engineering application prospects, with good engineering and economic benefits and environmental benefits.
Keywords: Study on the design of reinforced soil
加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土，由一层或多层水平的加筋材料构件与填料交替铺设所组成。加筋材料主要承受土体产生的侧向拉力，可以提高土的强度，增强土的稳定性。加筋土工程有各种类型和型式，按其作用性质和设计计算理论可分为加筋土挡墙、加筋土边坡、加筋土地基等[1]。加筋土结构作为一种新颖的完整结构，在工程中应用得越来越广泛，但加筋的机理和设计理论方面的研究却落后于工程实际，从而影响加筋技术的发展。筋材与土的复合加筋体的加固机理可大致分为直接加筋作用和加筋体对周围土体的刚度、应力和应变分布，破坏形式等影响的间接加固作用两方面。
1.加筋土概况
在工程实践中，松散的砂土可堆成具有天然休止角的砂堆，粘土体可开挖出一定高度的垂直坡面。如果在砂土中分层埋设水平向的加筋材料，则这种由砂土和加筋材料形成的复合体就可以保持一定的高度和直立状态而不塌成斜坡，与粘土体类似，标明砂土加筋后所形成的复合体的力学性能和稳定性比比未加筋前有所改善和提高。为了弄清砂土加筋后复合体强度的稳定性提高的原因，维达尔等人分别进行了三轴试验和现场试验测试，提出了各种假说来解释和阐述筋土之间的互相作用机理。根据前人的研究成果，筋－土之间相互作用的基本原理大致可归纳为三大类：一是摩擦加筋原理；二是准粘聚力原理或似粘聚力粘聚力原理；三为其他理论假设。
加筋的主要效果体现在使复合体获得侧压力增量，限制它的侧向位移[2]。为此，在选用加筋材时，特别应注意以下的一些材料性状：筋材的应力应变关系和它们的抗拉强度；它在长期荷载下的变形性状；筋材与周围土的相互作用特征，即二者界面摩擦特性和抗拔特性；筋材受环境的影响，包括材料的抗老化性和耐久性等问题；以提供设计要求的主要资料。此外，筋材还必须要满足现场施工的各项要求，考虑它们能经受施工中遇到的种种荷载的影响。
2.加筋材料的选择
土工格栅、无纺布以及编织布均可用作加筋材料。由聚丙烯材料合成的编织布抗拉强度较高，由于聚丙烯材料分子结构中存在着叔碳原子，叔碳原子的碳氢键能较小，因而不稳定，所以聚丙烯材料对光氧化降解反应有较大的敏感性，其耐久性较差，因此，编织布不宜用作水坝加筋材料。无纺布极限强度低，延抻率最大（一般为75％～120％）[3]，同样拉力的无纺布，其造价远高于土工格栅。80年代多用无纺布作为加筋材料，而90年代，抗拉强度高、变形小（延伸率一般11.5％～13％）的土工格栅已经代替了无纺布作为加筋材料。土工格栅具有柔韧性好、高强度、高模量、低蠕变、抗生化腐蚀和老化、抗施工损伤等性能。实践证明使用土工格栅加筋土坡具有耐久、可靠、造价低、抗地震和动荷载等特点[5]。
3.加筋土筑堤设计方法分析
土工合成材料可以建成具直立坡的加筋挡墙，也可以修建坡度较直立墙缓的陡坡，加筋土堤边坡较不加筋土堤陡，可减小堤防设计断面，减少筑堤土料，减少堤防占地。加筋土堤设计方法分为有限单元法和常规设计方法。
有限元法可直观反映土堤的变形状况[4]，但是要使有限单元法成为常规的分析手段，还需进一步研究解决以下问题：（1）合理的本构关系；（2）加筋在侧限条件下的应力一应变关系的测定和筋材容许强度的取值；（3）如何按算得的应力场和位移场定量评价加筋堤坝的安全度。有限元法计算尚不能替代常规计算方法应用与设计之中，但可作为设计参考。
目前设计中应用较多的加筋土堤的设计方法，是在传统的土坡稳定分析方法中考虑筋材作用。土坡加筋通常是在土坡内水平铺设。认为土坡的失稳型式与传统考虑的一样；或是沿某个圆弧产生转动式滑动，或是以楔体形式沿折面滑动[5]。要发生滑动时，筋材的抗拉力或由抗拉力产生的力矩将增大抗滑作用。评价土坡稳定性常先求出促使产生滑动的滑动力矩MS和抵抗滑动的抗滑力矩MR，后者与前者之比，即是安全系数Fs。当安全系数Fs大于某一规定的数值时，则认为土坡是稳定的。对于加筋土坡，各层筋材中的拉力对滑动圆心产生的力矩均起抗滑作用，它们的总和即为抗滑力矩增量MR。只要以(MR+MR)代替上述的MR，按同法即可求得加筋土堤的安全系数。土坡内铺设的筋材应有一定的长度，使其超出滑动圆弧外的被动段Lp与土之间的握裹力不小于抗拔力，且有一定安全系数。为此，要对每层加筋材作内部稳定性校核，保证其不会被拔出。
4.加筋土前景展望
加筋土在土工合成材料的应用领域占有较为重要的地位[6]，在水利、公路、铁路、水运、港口等行业应用越来越广。用土工合成材料加筋的土木工程、水利工程和环境工程等遍布世界，在中国也有飞跃式的发展。实践已经表明，土工合成材料加筋工程具有良好的工程效益、经济效益和环境效益，并且展现出广阔的应用前景。
参考文献：
[1] 欧阳仲春，现代土工加筋技术[m]，人民交通出版社，1991.35-46.
[2] 周志刚，张起森，郑建龙；土工加筋材料性能研究综述[j]；长沙交通学院学报；2001年02期
[3]《土工合成材料应用技术规范》，GB 50290-98
[4] 张苇.土工带加筋碎石垫层的试验研究与有限元分析[D].太原理工大学,2003.5.
土工合成材料的性能范文第8篇
近年来，土工合成材料在岩石工程，尤其是在防洪抢险工程中的大量应用及其成效，引起了广大工程技术人员的高度重视。对于土工合成材料的应用技术，国家从防渗、反滤、排水、加筋、防护等方面，提出了规范性技术要求，大大加快了新材料的推广应用步伐。该材料在灌区渠道防渗工程中得到广泛应用，结合施工实践，浅谈土工布的应用技术。
1、土工布性能
2.土工防渗膜施工
土工防渗膜施工是在薄膜的一侧或两侧贴上土工布，形成复合土工防渗膜。其形式有一布一膜、二布一膜等。
土工布作为土工膜的保护层，使保护防渗层不受损坏。为减少紫外线照射，增加抗老化性能，最好采用埋入法铺设。