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土工合成材料的用途范文1
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
土工合成材料的用途范文2
【关键词】复合材料；土木工程；发展与应用
1复合材料简述
复合材料是指纤维增强复合材料，简称为FRP，是由增强纤维材料，如玻璃纤维，碳纤维，芳纶纤维等，与基体材料经过缠绕，模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。复合材料具有一定的特点：比强度高，比模量大，材料性能具有可设计性，抗腐蚀性和耐久性能好，热膨胀系数与混凝土的膨胀系数相近。因此，能够充分满足现代土木工程发展的实际需要。
2复合材料在土木工程中的应用与发展
2.1纤维增强复合材料加固补强。FRP加固补强的主要形式就是粘贴加固混凝土结构。[1]首先，应用FRP布对混凝土柱进行缠绕加固，从而提高混凝土的强度，增强其抗震性。其次，在梁、板等受拉面位置，粘贴FRP片材，采用这种方式控制混凝土裂缝的产生，同时提高其承载能力。最后，应用FRP片材对梁、柱等构件进行包裹，从而提升梁、柱的抗剪承载力。这也是一种非常有效的加固补强的方式，在工程施工过程中常常用到。但是在实际应用过程中，要注意其提高程度与原构件配箍率保持在一定标准范围内，充分发挥FRP片材的强度。
2.2FRP筋索和预应力FRP筋混凝土结构。FRP筋索与传统钢筋材料相比，起重量较轻，纤维比重较大，强度又很高，同时具有很强的耐腐蚀性能。基于FRP筋索的而这些优势，可以很好地代替钢筋材料，能够有效避免传统钢筋材料出现锈迹的情况，有效保护钢筋结构，延长其使用期限，节省费用，降低成本。此外FRP还有一个明显的优点，就是无磁性，能够达到某些工程的无磁性要求。FRP筋索用于土木工程的混凝土结构中，根据不同的方法，加强FRP筋索与混凝土的粘结，从而提高其强度。一般主要应用一下积累FRP筋：其一，GFRP筋，对其表面进行沙化处理。其二，CFRP预应力筋，这种筋与钢绞线相似，而且在多股之间进行环氧粘结。其三，通过压痕或者滚花处理过的FRP筋。最后，通过对纤维进行交错编制的FRP筋。
2.3FRP组合结构。FRP组合结构就是把不同的FRP制品与钢材或者混凝土进行组合，形成的结构模式，达到优势互补的状态，应用于工程建设之中。一般在工程施工中，应用到的FRP组合结构形式主要有以下几种：其一，FRP管混凝土结构。这种结构主要是在缠绕成型的FRP管中填充混凝土，而且FRP管可以充当模板，节省模板的消耗，同时提高施工效率，此结构具有很好的耐久性。基于它的众多优势，在桩、柱等工程结构上得到了广泛的应用。其二，FRP、钢管、混凝土组合结构。这种结构的构成首先是在整个构件中间位置设置空心钢管，在钢管外面包裹FRP，在钢管与FRP中间填充适当混凝土。这样在工程施工过程中，钢管是主要的成立骨架，FRP作为模板，对钢管进行保护，以免其生锈受损，混凝土部分受到了一定的限制，有效提高了组合构件的承载能力和变形性能。对提高工程的安全性起到了很大作用。其三，FRP组合梁、板。FRP组合梁、板是受弯的FRP组合结构，通过组合作用，上部的混凝土受压，下部FRP受拉，其中保证FRP和混凝土协同工作的剪力连接件是最为关键的部分。通过组合使FRP材料的优势发挥的更加充分，使施工过程更加方便快捷。最后，FRP、木材组合构件。二者在构成上具有类似的纤维形式，受力特点相似，缺点都是抗火性能低。但是把二者进行重新组合，形成新的组合构件后，FRP作为增强部分，木材作为填充部分，能够更加充分发挥其力学性能，使加工过程更加方便。FRP组合结构不但提高了构构件的整体性能，而且能够有效降低工成本，有助于提高工程经济效益。
2.4全FRP结构。FRP与传统材料相比，具有鲜明的优势，在土木工程中的应用越来与广泛。一般主要应用到的FRP结构有以下几种：其一，FRP桥面体系。在实际应用中，桥梁面板部分直接采用FRP材料，不但能够减轻结构内力，而且能够抵御外部环境侵蚀损害，同时减轻桥身重量，延长其使用年限。其二，FRP编织网结构。此结构主要对FRP板条进行编制，通过张拉作用形成新的机构体系，此结构体系具有一定的柔性。这种结构一般适合用于跨度较大的工程结构中。其三，FRP杆件空间结构。FRP在应用于空间结构中时，主要实现形式是网架结构，而FRP网架的杆件主要是由CFRP片材构成，在构成过程中，CFRP片材要从不同的角度进行层叠粘贴。这种网架结构的优势就是重量轻，抗腐蚀性强，温度效应小，一般在环境比较差或者跨度较大的空间结构中应用。
3结论
综上所述，复合材料在土木工程中的应用还处于探索阶段，在实际应用中还需要不断提高技术水平，根据复合材料结构的不同特点，有针对性的应用到工程建设中去。相信，通过不断地研究与应用，复合材料在土木工程中的发展中一定会发挥出更大的作用。
参考文献
土工合成材料的用途范文3
关键词：土工合成材料；水利工程；应用；分析
Abstract: soil synthesis material has light quality, high strength, integral sex is strong, wear-resisting, is not easy to decay, and construction, simple, easy to transport and material sources such as rich advantages, have been widely used in water conservancy project. For geosynthetic materials in water conservancy engineering application are discussed in this paper.
Keywords: geosynthetic materials; Water conservancy projects; Application; analysis
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：
1土工合成材科在水利工程方面的应用
1.1混凝土坝防渗。
防止混凝土坝结构渗漏的增加，现行的方法是放空水库后，在混凝土坝的上游面粘贴土工膜。沿垂直方向每隔2m设一水平不锈钢槽，以夹紧土工膜。该方法的改善是先在混凝土坝上游面设置土工网格，然后将土工膜粘贴在土工网格上。设置土工网格的目的是收集渗过土工膜的水。土工膜用于该目的已有15年。据报道，它最早用于意大利，目前在全世界得到普遍的采用。
1.2土石坝防渗。
土工膜以及复合土工合成材料和粘性土形成的衬砌，已被用在土坝或土坝的上游面作为防渗体。土工膜应妥善防护，防止刺破，并妥善锚固。
1.3隧洞防渗。
现行的方法是将土工膜用于永久性混凝土里侧的防渗体，与针刺的、较厚的无纺土工织物一起，将水导入设在隧洞底脚的排水出口，形成封闭的排水系统。
然而，土工膜及其下面的土工织物的布置是很困难的。土工合成材料会从临时的护顶下垂，在永久性混凝土衬砌施工时容易遭到破坏。因此，现在的进展集中在施工方法的改进上。土工合成材料应和永久性混凝土衬砌同时施工．以避免在永久性混凝土衬砌施工时损坏土工合成材料。
1.4渠道防渗。
渠道防渗常采用复合土工膜进行渠道防渗衬砌。复合土工膜铺设分渠底铺设、坡面铺设两个部分。铺设_期去：沿渠道轴线方向水平滚铺；坡面铺设在坡面验收合格后，从顺坡面轴线方向滚铺，与渠底的复合土工膜连接采用丁字形连接。复合土工膜的上面均匀铺设l0cm砂垫层，找平拍实后铺设10cm混凝土。坡面复合土工膜铺设合格后应及时铺卜垫层压盖，防止风吹及复合土膜暴晒老化，同时做好混凝土护砌，加强复合土工膜的保护。用沟槽或夹条将复合土工膜和渠道非淹没区连接、锚固。
2土工膜防渗施工工艺原理及流程
2.1施工工艺原理
土工膜规格型号150g／O.2 mm／150g针刺短线涤纶两布一膜(PE膜)，是一种土工合成材料，具有较好的防渗效果。其防渗原理：一是将土工膜铺设在需要进行防渗处理渠道坡面上，利用自身的连接形成整体坡面防渗体：二是使坡面铺设的土工膜的下部与渠底坡脚铺设的土工膜进行焊接，使土工膜与坡脚混凝土防渗板形成一整体：三是土工膜上部嵌入坡项混凝土压帽墙下，使渠底混凝土防渗板、坡面土工膜、坡顶混凝土压帽墙形成一个完全封闭的整体防渗体系。
2.2施工工艺流程
土工膜铺设应在渠道迎水面坡面平整度、压实度均达到设计要求，并经监理工程师验收合格后进行。土工膜施工工艺流程如下：
施工准备一土工膜铺设一土工膜焊接一质量检验一砂浆垫层的找平一浆砌混凝土预制板一验收
3土工膜施工方法
3.1施工准备
清除渠道坡面上的尖角杂物，欠坡回填夯实、富坡削坡挖平后经监理验收合格，为土工膜铺设提供工作面。
3.2土工膜的铺设
（1）铺设方法
土工膜铺设分渠底坡脚铺设、坡面铺设两个部分。渠底坡脚铺设应在渠底浆砌块石垫层施工结束，验收合格后进行。铺设方法：沿渠道轴线方向在坡脚处水平滚铺。坡面铺设在坡面验收合格后，从堤顶到堤脚沿渠道轴线方向缓慢展铺，下部与渠底坡脚先前铺设的土工膜搭接，上部留出30―50cm准备压入渠顶混凝土压帽墙下。
（2）技术要求
铺设应在在干燥、暖和天气进行。为了便于拼接，防止应力集中，土工膜铺设采用浪形松驰方式，富余度约为1.5％。摊开后及时拉平、拉开，要求土工膜与坡面吻合平整，无突起褶皱，施工人员应穿平底布鞋或软胶鞋，严禁穿钉鞋，以免踩坏土工膜。施工时如发现土工膜损坏，应及时修补。
3.3土工膜的拼接
（1）拼接包括土工布的缝接、土工膜的焊接。
（2）土工膜焊接采用热熔焊法施工，严格控制焊接质量。焊接质量的好坏晕土工膜防渗性能成败的关键。因此，土工膜焊接应由生产厂家派专业技术人应由生产厂家派专业技术人员到现场操作，指导，培训，采用专用焊接设备ZPR一210V型热合土工膜焊接饥焊接和手提式封包机缝接进行。
(3)焊接流程：
铺膜一焊膜一缝底层布一翻面铺好一缝上层布
(4)焊接工艺：第一幅土工膜铺好后，将需焊接的边翻叠(约60cm宽)，第二幅反向铺在第一幅膜上，调整两幅膜焊接边缘走向，使之搭接10cm。
(5)焊接前用电吹风吹去膜面上的砂子、泥土等脏物，保证膜面干净。在焊接处垫一条长木板，以便焊机在平整的基面上行走，保证焊接质量。正式焊接前，根据施工气温进行试焊，确定行走速度和施焊温度，一般掌握行走速度1.5―2.5m／s，施焊温度为220―300℃。拼接焊缝两条，每条宽l0毫米，两条焊缝间留有l0毫米的空腔，用此空腔检查其焊缝质量。
3.4土工膜的锚固
（1）土工膜的锚固分上部与渠顶混凝土压帽墙的锚固和下部与渠底现浇混凝土的锚固。上部锚固采用在渠顶混凝土压帽墙基础底部嵌入足够长度土工膜，现浇混凝土压盖形式。下部锚固与现浇混凝土底板连成一体。
（2）技术要求
锚固好坏，关系到能不能组成一个封闭防渗体。下部锚固应待此段渠底浆砌石垫层施工完毕，并经监理验收批准后方能进行。上部锚固待浆砌预制混凝土板完成后进行。
3.5砂浆垫层及预制块铺设
土工膜铺设好后，先在其上面均匀铺设3cm厚Ml0砂浆垫层找平拍实，然后浆砌铺设8cm混凝土预制块，并及时做好养护。坡面土工膜铺设合格后应及时采取措施压盖、固定。
3.6土工膜施工质量控制
土工膜施工质量控制包括进场原材料质量控制、施工操作过程控制、施工完成后质量控制。
4、土工合成材料在施工中应注意的问题
4.1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。
4.2材料进场时，应进行抽检。施工时应有专人随时检查清基、材料铺故方向、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。
结束语：总之，在施工中要对土工膜和复合土工膜的使用经验不断的总结，要根据土工膜的工作机理、材料特性、工程的特殊和破坏模式，进行设计计算和方法分析。随着土工膜材料在水利工程中的推广应用，应充分了解土工膜材料的性能，施工时严格控制焊接工艺质量，进货产品严格抽样检查，做好施工焊接的检测。
参考文献
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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
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关键词：加筋；土工合成材料；使用
中图分类号： TU472 文献标识码： A 文章编号：
加筋类土工合成材料是在土体中与周围的物质相接触的，因此，有一些特殊的破坏形式也是与它们之间的相互作用机理相关的。也就是说，土工合成材料是与三维结构相结合的，许多使用了土工合成材料的结构物的破坏形式是由于二维土工合成材料和三维结构物之间的相互作用引起的。如果加筋材料不能起到其应有的加筋功能，那么其事故的结构形式基本与土的结构破坏形式相同。
1、加筋土坡表层的不稳定性
这是加筋垫层间分离作用的一个迹象。也就是发生在土工合成材料加筋层之间的加筋土坡层的局部不稳定性。在加筋土结构中，这里可能是加筋材料没有对土的特性产生影响的部位，平面加筋筋材对土体的影响部位与立体加筋筋材相比，立体加筋筋材对土体的影响部位要大的多，就是说对被加筋的土体的失稳控制要强有力的多。相对于平面加筋筋材来讲，在土体中没有加筋的大部分区域，土的特性并没有因加筋材料的加筋作用而改变。所以，在这些部位，所表现出来的仍是没有加筋土的破坏形式。例：尤其是在高填方领域，随着填土高度的增加，土体的失稳破坏就会增大，平面筋材在一定填土高度内是安全的，但随着填土高度的增加，筋材与土体累计接触面在被加筋土体中越来越小，因此随着填土高度的增加，使用平面筋材加筋的风险系数增大，这种高填方使用筋材加筋路堤的破坏，近年来在逐渐增加。例广东的汕梅高速公路西关坳高边坡93米，是广东高速公路最高边坡，虽然采用了加筋处理，但仍然在施工后期发生开裂，差一点造成重大质量事故。同时，在选择筋材时，也要考虑当地的土质情况，如果属于松散、黏结强度不高的粉性土质，应考虑采用立面的加筋筋材会更安全、可靠。
以上的这个例子显示，使用加筋材料的工程师应依据每个工程的特定岩土及修筑方案的情况，详细考虑在岩土工程中熟知的影响土坡及土体稳定性的力。这些力在任何时候、任何部位都需被考虑并赋予一定的安全系数值。在一些较为特殊的修筑领域，对加筋材料的选择上，应考虑与土体结合更为紧密、更为广泛的立体加筋材料—土工格室。
2、土体与加筋材料拉伸的相互作用
当加筋材料应用于土体加筋时，它将受到一个拉力的作用，这个拉力的产生是由于土体发生了位移，这将引起土工合成材料加筋土结构的变形。这个变形可能影响其使用的可靠性，进而应考虑其结构的破坏。
这个例子显示需要考虑的相关因素，一是土工合成材料加筋时施工预拉是减小土体和结构物变形需要的一个施工途径；二是在选择加筋材料时，对材料自身的变形性及变形时相对应的材料强度要考虑进去，也就是说对于在土体中使用的加筋材料，其关键指标一是筋材的延伸率，如果材料的延伸率过大，加筋将失去意义，在土体静荷载与动荷载的压应力下，如果使用的筋材延伸率大，土体的变形就会大，并且宜在长期的荷载作用下，产生蠕变现象，所谓蠕变就是指筋材在不断的应力作用下，逐步被拉伸变形，虽然筋材本身没有发生断裂，但被无限（这里的无限是相对于岩土工程中土体允许变形量而言的）拉长的筋材就失去了对土体加筋、控制的意义。对于筋材第二个关键的指标就是使用的筋材强度指标。筋材在土体中承受应力水平的高低，与筋材的强度指标形成正比关系，筋材的强度越高，对土体的加筋效果会越好，当然这种强度指标也不是无限大就好。因为还要考虑筋材与土体结合的紧密程度（摩阻系数与抗拉拔系数）。如果筋材的强度指标过低，筋材在应力的作用下，就会被拉断。因此对于应用于土体中的加筋材料来讲，延伸率的指标与强度指标缺一不可，延伸率高，土体易发生过量的变形，加筋失去意义，强度值低，筋材可能会被拉断。依据国内及国际土工加筋材料的发展及使用经验，例：目前在国内岩土工程中大量使用土工格栅中的双拉格栅及单拉格栅，在国标及部颁标准中，对它们的延伸率指标都是有严格要求的，双拉最大不能超过16%；单拉最大不能超过10%，强度指标最小也要大于20kN/m，并且设计人员在取强度值时，要求的是相对应一定延伸率下的强度指标，这种可控的指标才是岩土工程中有效的强度指标。在一般情况下，加筋材料在国内取值为10%对应内的材料强度值。
3、土体与筋材的最低有效长度问题
当加筋材料的应用领域比较特殊时，如使用于填挖交界、老路拓宽的新旧交界处等特殊领域做加筋处理方案时，筋材在土体中属于应力集中的局部受力情况，此时，不仅要求设计人员在处理方案的选择上，不仅要采取传统的岩土处理方案，比如在交界面开挖一定的台阶，缓解应力集中的现象，而且，要采用加筋类的土工材料作需要的滑动验算。
在土工合成材料加筋路堤的公路行业规范中，要求加筋材料伸入到稳定土中的锚固长度，不得小于最小锚固长度L m ，最小锚固长度采用下式计算：
L m = TGc Fm / (2σ0ƒGs)
式中L m — 最小锚固长度 （m）
TGc — 土工合成材料抗拉强度 （kN/m）
Fm —— 锚固安全系数，对无粘性土取Fm = 1.5 ，粘性土取Fm = 2.0 ；
σ0 —— 作用在某层筋材上的上覆压力（kPa），按自重应力计算；
ƒGs — 土与土工合成材料的界面摩擦系数，其值按ƒGs = 0.9tgφq 取用。
当计算的最小锚固长度小于2.0 m时，取为2.0 m 。（注：如果用于台阶处，台阶的宽度最少不能小于2 m 。）
土工材料的铺设长度L为滑动面内的长度L a与锚固长度L m 之和，即：
L = L a + L m
无论怎样的加筋方式，在被加筋的土体中，都必须达到这个有效长度，否则加筋就会失去意义，就会对加筋土工程带来危害。
4、结语
土工合成材料的用途范文6
关键词：FRP复合材料特性优势土木工程应用分析
中图分类号：TB33 文献标识码：A 文章编号：
不难发现：土木工程学科的全面发展在很大程度上来说是受到了新型技术、材料、以及设备的影响。其中，FRP复合材料对其影响是极为深入与彻底的。特别是在土木工程加固过程当中，FRP复合材料所表现出的综合优势极为突出，基本成为加固材料中的不二选择。更加关键的一点在于：同常规意义上的扩大截面加固方法、以及粘结钢板加固方法相比，应用FRP复合材料进行结构加固更加的灵活、简便、有效。而这完全取决于FRP复合材料所表现出的特性及其优势。本文试针对以上相关问题做详细分析与说明。
1 FRP复合材料特性及其优势分析
在当前技术条件支持下，包括玻璃纤维、阿基米德纤维、以及碳纤维在内的多种纤维材质均属于多股连续性纤维。而FRP复合材料则正是由此类多股连续性纤维材质，配合诸如环氧树脂、或者聚乙烯树脂一类材料进行胶合反应之后，并在特殊的模具挤压作用之下，拉拔并最终成型的负荷材料。从FRP复合材料的制备角度上来说，因前期所选用的多股纤维材质类型在力学性质方面存在比较明显的差异，因此导致所制备而成的FRP复合材料在力学性能表现方面也不完全相同。其中，以玻璃纤维所制备而成的FRP复合材料弹性模量基本为6.6×104，抗拉强度基本为2890MPa，极限应变基本为2.4％；以阿基米德纤维所制备而成的FRP复合材料弹性模量基本为2.0×105，抗拉强度基本为3600MPa，极限应变基本为1.6％；而以碳纤维所制备而成的FRP复合材料弹性模量基本为1.2×105，抗拉强度基本为3500MPa，极限应变基本为2.8％。除力学性质存在差异之外，FRP复合材料还表现出了以下几个方面的突出优势：
1.1 抗拉性能突出
正如上位中所例举的数据，三类不同多股纤维材料所制备而成的FRP复合材料抗拉强度所取值不同，但最低值为2890MPa。该数值已明显高于传统意义上普通钢筋（约400MPa）或者是高强度钢丝（约1800MPa）的抗拉强度取值。更加关键的是：在FRP复合材料达到抗拉强度之前，基本未出现塑性变形问题。
1.2 施工优势突出
因FRP复合材料的密度相对较低（基本在1300kg/m³~2000kg/m³范围之内），这一数值仅仅为常规钢材密度取值的1/4左右。从这一角度上来说，在土木工程应用FRP复合材料作为施工原材的情况下，整个施工难度将大大降低，同时也可避免劳动力费用过多消耗。同时，因FRP复合材料具有自重较轻的这一特性，因而可将其应用于对既有结构的维修与加工工程当中。
1.3 温度应力较低
FRP复合材料所表现出的热膨胀系数与混凝土结构的热膨胀系数是基本一致，或者是相近的。这也就是说，在环境温度产生变动的情况下，FRP复合材料能够与混凝土结构实现协同性的工作状态，避免产生过高的温度应力。
1.4 使用寿命较长
实验研究结果证实：同常规意义上的钢材相比，FRP复合材料具有突出的抗腐蚀性能以及耐久性性能。这两项性能优势对于提高FRP复合材料在多种环境下的使用寿命而言是特别重要的。且可将其广泛应用于腐蚀性较大的环境当中。
2 FRP复合材料在土木工程中的应用分析
土木工程，特别是土木工程结构加固中对于FRP复合材料的应用是最为突出的。大量的实践研究结果表明：FRP复合材料结构加固的优势极为突出，主要可归纳为以下几个方面：（1）抗疲劳性能突出，有效使用寿命长；（2）材料可任意角度进行交叉，对于曲面及任意形状的加固结构有着突出的适应性；（3）结构加固过程中能够很好的与混凝土结构实现密实性结合。具体而言，现阶段主要讲FRP复合材料应用于以下几个领域当中：
2.1 民用建筑、工业厂房以及桥梁工程中FRP复合材料的应用
在民用建筑、工业厂房以及桥梁工程当中，FRP复合材料可适用的结构加固方式主要包括板加固、梁加固、以及柱加固这三种类型。首先，对于梁加固而言，加固的作用主要涉及到抗剪加固以及抗弯加固这两个方面。其中，从抗剪加固的角度上来说，需要确保FRP复合材料的纤维方向能够与所加固梁体结构的轴向方向保持垂直关系，而从抗弯加固的角度上来说，需要确保FRP复合材料的纤维方向能够与所加固梁体结构的轴向方向保持一致关系，以达到提高梁体结构承载能力的目的；其次，对于板加固而言，考虑到结构加固过程当中对于净空、以及加固后外观有着比较严格的要求，因而在FRP复合材料的选取方面应当注意选取柔软性能较高，且厚度较低的材料；最后，对于柱加固而言，现阶段玻璃纤维所制备FRP复合材料是最理想的加固材料。此类材料在实际应用中仅需要完成约10mm单位的棱角打磨处理，且延性性能突出，能够节约工时消耗。
2.2 地铁工程、隧道工程中FRP复合材料的应用
地铁工程、以及隧道工程的工作环境完全处于地下，因此这部分土木工程受表现出的受力情况与上文中所提到的民用建筑、工业厂房以及桥梁工程等是不尽相同的。一般来说，在洞顶、以及洞侧位置，这一区域内不单单涉及到土压力作用，同时对于净空也有着严格要求。因此，在这部分这一区域进行结构加固的过程当中，应当特别重视选取抗剪性能突出、且绝缘性能较高的FRP复合材料（主要推荐选取由芳纶布所制备而成的FRP复合材料），使其对抗地铁工程、隧道工程结构加固过程中不规则，且多向性的裂缝问题。
3 结束语
在现代科学技术不断发展，城市现代化建设规模持续扩大的背景作用之下，各方对于土木工程建设质量的要求也在不断的提升。传统意义上的钢材材料无法完全满足这种发展需求。在这一背景下将FRP复合材料引入土木工程领域是极为必要与重要的。特别是在土木工程的结构加固过程当中，FRP复合材料所表现出的抗疲劳、耐久性、使用寿命、高强度等优势是不容小觑的。总而言之，本文针对有关FRP复合材料及其在土木工程应用中所涉及到的相关问题做出了简要分析与说明，希望能够引起各方工作人员的特别关注与重视。
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