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土工合成材料的功能范文1
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.
土工合成材料的功能范文2
关键词：土工合成材料；围垦工程；应用
中图分类号：S277文献标识码： A
1. 土工合成材料
1.1 土工合成材料含义
目前，随着科技水平的不断提高，相关研究者将各种不同的化学材料进行综合，研制出了土工合成材料，并将其应用在岩土工程中。土工合成材料中的原材料主要包括塑料、纤维、橡胶等，将这些直接放置在土质结构中，可以对土质结构起到一定的保护作用。因其效果好，因此受到业界人士的广泛关注，在扩大其适用范围的同时还不断改革，研制出土工膜、土工织物以及土工复合材料等。这些材料因具有施工简便、耐腐蚀能力好、自重轻、性能好、成本低、强度高等优点而被广泛应用在水利工程的建设当中。
1.2 土工合成材料的使用范围
在当前的工程施工中，土工合成材料的使用范围相对较广。土工合成材料正是具有较好防渗性、耐腐蚀性的材料，且其非常适合在土木工程或岩体工程中使用，因而在水利工程中的多项工程中都可以应用，如渠道、坝体结构、防渗墙结构等等所有对结构防渗有较高要求的工程施工中。一般来讲，土工合成材料在水利工程的基层施工中应用最为广泛。这是因为采用这种施工材料，不但可以进一步提高工程的施工质量和整体性能，而且还具有很高的节能环保价值，对于促进水利事业的可持续发展也具有重要意义。同时还可以增大水资源利用效率，减少水资源浪费，做到真正的高效节能。
2. 工程实例
某围垦工程是某市最大的在建围垦项目，由北堤、顺堤、艚堤，施工便道，北闸、琵琶闸组成，围垦按五十年一遇标准建设。主堤长度13.1，最高处9.2m，最宽处120m，围区总面积28.96km2，概算总投资9.5亿元。两围堤地质勘察均为淤泥层、淤泥质土、粉质粘土、细砂、粘性土、全风化花岗岩，其中淤泥质土层厚达到10～18m，该层承载力低，沉降变形大，承载力特征值30KPa，压缩系数2.21KPa-1，抗剪强度内摩擦3.1倍，凝聚力3.3KPa呈流塑状态，容易引起沉降变形及抗滑稳定。
3. 土工合成材料的作用
3.1 过滤作用
由于土工合成材料具有良好的过滤性和透水性，因此在工程中得到了广泛应用。把土工合成材料铺设在土体表面或者两相邻土层之间，这种安装方法允许土体中的水流和气体经过土工合成材料自由排出而阻止土颗粒移动，可有效防止因土颗粒流失而造成的土体破坏，同时还避免了因土体中的气或水排不出造成的孔隙水压力升高的情况。传统的过滤材料是透水的砂石料，随着社会的发展和工程实践经验的丰富，现在大多用土工织物来代替，或者把土工织物和砂石料结合起来使用。
3.2 排水作用
具有排水作用的土工合成材料一般具有多孔隙的特点，利用这个特点，可把这种材料放置在土体中用来汇集水分，并将水排出土体。根据工程实践的需要，现在制成的具有排水作用的合成材料不仅可沿垂直于平面的方向排水，也可沿平行于平面方向排水，即具有了水平排水功能，这种功能的出现大大扩展了这种材料的应用范围。现在这种材料已广泛应用于土坝，挡土墙等水工建筑物中。
3.3 防渗作用
土工合成材料中起到防渗作用的主要是土工膜，它是将普通的土工合成材料表面涂一层树脂或橡胶等不透水材料，或将土工合成材料与塑料薄膜复合在一起而制成的产品。土工膜大多是将薄型无纺布与薄膜复合而制成的，按工程需要可以分为多种形式，主要包括一布一膜、二布一膜或三布一膜3种。在制作过程中可按工程实际需要来选择无纺布和塑料薄膜的厚度，但一般选用较厚的无纺布与薄膜复合。其中，塑料薄膜起防水、防渗作用，而无纺布则起导水作用，充分利用了两种材料的特性，所以土工合成材料可以起到很好的防渗作用。
3.4 加筋作用
土工合成材料的加筋技术总体来讲，主要包括加筋支挡结构、加筋陡坡和软土地基加筋3个方面。我们知道，土体颗粒具有一定的抗剪切性和抗压缩性，但它们的抗拉强度却是非常低的，为了改善土体的抗拉强度与变形性能，在工程实践中经常在土体内铺设或加入土工合成材料，这种施工方式很好的控制了土体的变形，增加了土体的稳定性，减少了工程中的安全隐患。
以上的工程实践充分利用了土工合成材料高抗拉强度和低破坏变形率的特点，这就是土工合成材料的加筋作用。在工程中土工合成材料这种作用主要体现在3个方面:
（1）可以应用于土石坝、河堤的建设等工程实践中，主要起到加固软弱地基、隔离和过滤作用。
（2）增加施工过程中回填与开挖边坡的稳定性。
（3）在挡土墙的回填过程中起到加筋作用，或者用来锚固挡土墙的面板。
3.5 隔离作用
在工程中，经常会出现不同的粒料层之间相互掺混的现象，使得这些粒料失去了它们应有的效果。利用土工合成材料的隔离作用，工程师们把这些材料铺设在不同的粒料层之间，有效的解决了掺混问题，大大提高了施工的效率和效果。在软弱地基上铺设碎石粒料基层时，在它们中间铺设土工织物，可有效防止层间出现土料相互侵入的现象并且能很好的控制土体的不均匀沉降。土工合成材料的隔离作用主要体现在土石坝、河堤等软土地基处理过程中。
3.6 防护作用
土工合成材料的防护作用主要体现在可以消减人类活动、自然现象和周围环境的变化对堤坡和岸坡等水工建筑物造成的危害。由于土工合成材料可以有效消除应力集中现象，也可起到应力传递作用，使应力分解，防止土体受外力作用破坏，因此在水利工程中，土工合成材料的防护作用得到了广泛应用。在被保护的水工建筑物表面覆盖一层具有良好反滤性能的土工织物，并在上面铺设一定的盖重，可有效地保护该建筑物表面不受水流和波浪等因素的破坏，与传统的护坡材料具有相同的护坡效果。
4. 质量控制措施
(1)土工布铺设前， 场地的杂物应清除干净，沿堤每隔100m横直向设伸缩节，同时对石墙体外露部位的尖角棱体进行修整，布体用细钢筋锚固在竹围上；
(2)土工布铺设平行于堤轴线，横直向机缝连接，搭接宽度不小于10cm。提倡双线连接法和三线连结法；
(3)土工格栅接缝垂直于堤轴线，一般情况下重叠1～2格连接，U 型钉对角插入或者尼龙扣双向对角锁紧；
(4)土工格栅较坚韧，按设计要求长度尺寸进料，在铺设中还应采取适当措施如：内外压边、竹桩定位、铁丝牵固等方法，防止格栅位移；
(5)基础抛石时还应对抛石基础的土工格栅采用碎石铺设或者石粉铺设，以利对格栅的保护；
(6)应加强对进场材料质量的检验，由于土工合成材料种类多种多样，生产厂家也很多，产品规格型号千差万别，因此对进场的材料应严格按照设计要求的规格、型号及技术参数进行检验，经有资质的检测单位检测合格的材料才可以进场使用；
(7)土工合成材料是高分子聚合材料，其在运输、储存、保管的环节应做好防晒工作，经太阳暴晒的材料十分容易老化而使强度大大降低、寿命大大减短；
(8)土工合成材料多种多样，功能也不尽相同，施工时应该按照相应的规程规范进行，应特别处理好材料的连接部位。
结语
土工合成材料可提高地基承载力、减少堤围沉降量、缩小堤围变形、施工工艺简单、质量容易控制、工程造价低廉的特点， 现已成功应用于软基的围垦工程。
参考文献
[1]姜洪华.水利工程中土工合成材料的应用及施工[J].科技创业家，2013，21:7.
土工合成材料的功能范文3
关键词：土工合成材料；路基处理；施工特点；计算
深圳位于大陆架最南端，北面靠山南面环海，西部为滨海平原，软土层广泛分布。改革开放三十多年来，经济发展迅猛，土工合成材料早已被应用到路基处理中，相较其他路基处理方法，土工合成材料加筋法在路基的抗撕裂、耐久性等性能方面具有较高优势,同时并具有具有施工简单、工期短、效果显著的特点。
一、加筋法及其应用条件
加筋法处治是在路堤底部铺设土工合成材料,以加强路堤抵抗地基不均匀
沉降的能力,主要适用于软土厚度较小、分布范围较广(＞100m)的路段。软土
厚度d＜3m,其下为稍密，中密状卵砾石层或基岩,分布于开阔的冲积阶地或
剥蚀残积准平原中,连续分布长度l＞150m,可用此法处治。加筋法可避免大
面积的换填,处理效果较好,且利于环保。
由受力计算可知,筋带越靠下部对稳定性的贡献越大,这就是《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)第336条规定“土工合成材料应尽量设置于路堤底部”的原因；同时为了路堤排水条件良好和避免材料受不良化学物质侵蚀,第333条又规定了“材料不宜直接设置在原地面上”,因此加筋处理软基最好采用土工布+砂砾垫层+土工格栅(室)的形式。
二、土工合成材料加筋处理软基的机理
当路堤受到竖向荷载时会作竖向位移,土工合成材料就会产生一个轴向拉力,同时通过土工合成材料与软土地基的界面摩擦,对软地基施加了一个与轴向拉力同向的侧向约束力,限制土体的侧向变形,均化了地基应力的分布,限制了软土基的不均匀沉降,从而提高了软土基的承载力。
三、土工合成材料在路堤加筋处理中起到的作用
1.加筋
土工合成材料置于土体中,可以扩散土体的应力,传递拉应力,增加土体与筋材之间的摩阻力,限制土体的侧向位移,提高土体的稳定性。
2.隔离
土工布有效防止地基土与垫层粒料混杂,以免粒料挤入软地基中而加大沉降；同时其过滤了渗透上来的地下水中携带的泥浆成分,避免其污染砂粒垫层,削减砂粒间的咬合作用。
四、土工合成材料加筋路堤的稳定性简易计算
土工合成材料加筋路堤的稳定性包括地基与堤身的整体稳定性、堤身稳定性、平面滑动稳定性。各项稳定性的安全系数须符合相关规范要求,如地基为软基时,稳定安全系数应满足《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017)的有关规定。在各项稳定性验算时,均应考虑车辆荷载,车辆荷载应根据《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017)规定的方法计算。
1.路堤整体稳定性计算
加筋路堤整体稳定性,采用下式所示的圆弧条分法进行计算,且在计算时应假设若干个穿越地基土的滑弧,以求得安全系数最小值和相应的临界滑动面。
式中: Wi：第i土条重(kN/m)；
Cqi、φqi：土条i 条底土体粘聚力(kPa)和内摩擦角(φ),由直剪快剪试验确定；
TGCJ：第j土条所受地震水平力(kN/m),按《公路工程抗震设计规范(JTJ004)计算。
其余符号意义如下图所示:
2.路堤堤身稳定性计算
加筋路堤的堤身稳定性,亦采用上式计算, 此时不考虑地震力；在计算时应在堤身范围内假定不同的滑弧,求得安全系数最小值和相应的临界滑动面。
3.路堤的平面滑动稳定性计算
当堤下地基是浅层软弱土层或相对于路堤荷载浅层地基土强度较低时, 应验算加筋路堤的平面滑动稳定性。加筋路堤平面滑动表现为路堤与地基沿下卧硬土层顶面滑动和地基侧向挤出滑动。
3.1沿下卧硬土层顶面滑动的稳定性计算采用《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)中的(3.4.6-1)式。
3.2地基土侧向挤出滑动的稳定性计算采用《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)中的(3.4.6-2)式。
4．路堤锚固长度计算
《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)5.5.4条和《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)3.4.7条都指出路堤加筋应进行锚固长度的计算,要材料深入稳定土层中的锚固长度,不得小于按规范算出来的最小锚固长度Lm,土工合成材料的铺设长度L为滑动面内的长度Ls与锚固长度Lm之和。但在实际软基处理中应为全断面铺设,而不必考虑锚固长度的问题,因为软基稳定性计算时,特别应注意到滑动圆弧的对称性,通常计算成果中都只考虑滑动圆心在边坡左侧的情况,但边坡右侧应会发生相同情况,要兼顾考虑。路基全断面加筋, 路基的整体稳定才会有足够安全的保障,由此《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)的6.4.3.1条对此作了补充,要求按照路堤底宽全断面铺设, 具体设计、施工时应按此条执行。
5.加筋路堤的设计
土工合成材料加筋路堤的设计步骤如下:
5.1根据现场情况,《公路土工合成材料应用技术规范》( JTJ/T 019-98)的3.3.1条和图3.3.1-1~3.3.1-3拟定加筋材料铺设方式。
5.2根据加筋目的、位置初步确定加筋材料, 此材料应经过握持强度、刺破强度、梯形撕裂强度、CBR顶破强度等试验, 满足《公路土工合成材料应用技术规范》(JTJ/T019-98)中3.3.1~3.3.5条的要求。
5.3根据规范中规定的原则:多层土工合成材料加筋路堤,各层土工合成材料之间的间距不宜小于一层填土最小压实厚度, 且宜≯≯60cm,初步确定加筋层间距和层数。
5.4根据《公路土工合成材料应用技术规范》式(3.4.4)计算整体稳定性,求得稳定系数最小值。如满足要求则进行第5步,否则调整铺设方式、加筋层间距、层数,重新选定加筋材料,再验算,至稳定系数最小值达到规范要求为止。
5.5在锚固长度方面最好选择全断面铺设,否则按规范的3.4.7条确定锚固长度。
5.6视地基情况按3.4.6条验算平面滑动稳定性,如满足要求则进行下一步,否则调整处治方案。
5.7完善边坡防护、排水等有关措施。
五、软基路堤加筋施工要点
1.铺垫砂砾垫层前需按规范清理表面并平整场地,不允许地表存在突出的硬物。
2.土工布在铺设时,应将强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向。曾有设计单位根据土工合成材料铺设试验结果分析认为:土工布在地基中的变形不超过1%,平铺而不张拉仅发挥材料强度的5%左右,这对材料功能发挥是一种巨大的浪费,说明了土工布的铺设应采取预应力张铺。预应力土工布张铺法是在土工布铺设时预先张拉,施工时用人工将其两端对拉绷紧,再将2m的回折部分用铆钉锚固在边坡上,在其上填筑时配合使用“U”型填筑法。这种做法符合土工布在地基中受力变形的规律,是一种值得提倡的做法, 实践的效果也比较好。
3.砂砾垫层为排水通道, 为了防止垫层石头刺破其上的土工布, 垫层不宜使用粒径过大的石头,宜用级配良好的粒径1~3cm砂砾,要求其含泥量＜3%,渗透系数为6×10-2~6×10-3cm/s,结合地基地面实际情况,砂砾垫层底面要求略向路基边缘倾斜,以利于排水,并以震动压路机碾压使之密实。
4.土工合成材料之间的联接应牢固。土工布的搭接方式比较简单,一般分平接缝、蝶型缝和丁型接缝等3种(见图2)。平接缝施工简便, 工程中采用较多；钉型接缝和蝶型缝施工相对复杂些,但由于用双道缝合线, 有较高的强度,且由于它们的折叠部位厚度较大,会更深入填料中,受拉力同时也受到填料对它的阻力, 从而能提供更大的抗拉力,而丁型接缝由于两块布缠叠在一起,应是最结实的接缝。土工格栅的搭接通常是用撕裂膜绑扎或U型柱钉锚固,撕裂膜的施工相对简便,但是搭接部位强度不高,所以重要工程应用U型柱钉锚固。土工合成材料在受力方向连接处的强度不得低于材料设计抗拉强度,且其叠合长度应≮15cm。
5.铺设土工合成材料的土层表面应平整,表面严禁有碎、块石等坚硬突出物；在距土工合成材料层8cm以内的路堤填料,其最大粒径≯6 cm。
6.土工合成材料铺设后应及时填筑填料,以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒。一般情况下, 间隔时间不应超过48 h。
7.土工合成材料上的第一层填土摊铺宜采用轻型推土机或前置式装载机。一切车辆、施工机械只容许沿路堤的轴线方向行驶。
8.对软土地基, 应采用后卸式卡车沿加筋材料两侧边缘倾卸填料,以形成运土的交通道,并将土工合成材料两端压实。填料不允许直接卸在土工合成材料上面,必须卸在已摊铺完毕的土面上,再由推土机将土往前铺；卸土高度以≯1m为宜。卸土后应立即摊铺。填成施工便道后,再由两侧向中心平行于路堤中线对称填筑,宜保持填土施工面呈“U”形。第一层填料宜采用推土机或其他轻型压实机具进行压实；只有当已填筑压实的层厚＞60cm后,才能采用重型压实机械压实。软基上加筋路堤的填筑速率应符合《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(TJ017)的有关规定。
9.加筋路堤的边坡防护应和路堤的填筑同步进行。在夏季施工防护工作,应及时对坡面的土工合成材料采取临时保护措施,以免土工合成材料被阳光长时间暴晒。
结语
土工合成材料加筋的软土路基处理方法具有工期短、施工方便、效果显著、耐久性较好、环保等特点, 具有很高的推广应用价值。
参考文献：
[1]JTJ/T019-98,公路土工合成材料应用技术规范[S].
[2]JTJ017,公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].
[3]刘玉卓.公路工程软基处理[M].人民交通出版社,2004.
土工合成材料的功能范文4
关键字：复合土工材料； 水利工程；应用
Abstract: The composite geotextile material is a general term for synthetic materials for civil engineering applications. As a civil engineering material, which is based on synthetic polymers (such as plastic, chemical fiber, synthetic rubber, etc.) as raw material, made of various types of products, placed within the soil and surface, to strengthen or protect the soil. Because of its filtration, drainage, seepage, and scour protection and soil reinforced reinforcement, soil isolation effects are widely used in water conservancyKey words: composite geotextile material; water conservancy projects; application
中图分类号：F407.9 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）02-
土工合成材料是应用于岩土工程，以高分子聚合物合成材料制成的各种产品的统称。因其具有反滤，排水、防渗、防冲和土加筋加固、土层隔离等作用，而被广泛用于水利工程。
一、复合土工材料的含义
复合土工材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种土木工程材料，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。《土工合成材料应用技术规范》将土工合成材料分为土工织物、土工膜、土工特种材料和土工复合材料等类型。土工特种材料包括土工膜袋、土工网、土工网垫、土工格室、土工织物膨润土垫、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）等。土工复合材料是由上述各种材料复合而成，如复合土工膜、复合土工织物、复合土工布、复合防排水材料（排水带、排水管）等。
二、复合土工材料的分类
应用到水利工程中的土工合成材料主要有土工织物、土工膜，土工特种材料和土工复合材料4大类。
1、土工织物
土工织物是将合成纤维以不同方法制成透水性的土工合成材料，按制造方法不同，可分为织造型和非织造型土工织物。织造型土工织物又分编织、平织和针织，它们是由单丝或多丝织成的，或者由薄膜形成的扁丝编织成的布状卷材；非织造型土工织物由短纤维或喷丝长纤维按随机排列制成絮垫，经机械缠合(针刺)或热粘或化学粘合而成的布状卷材(即无纺布)。
2、土工膜
土工膜是20世纪70年代出现的，它是由聚合物或沥青制成的一种相对不透水卷材。取用聚合物需要在工厂采用吹塑，压延或涂敷法制造；用沥青则可在现场或厂内以喷涂或浸渍法形成。
3、土工特种材料 土工特种材料包括土工格栅、土工带、土工格室、土工网、土工石笼、土工管，土工模袋、三维网垫、EPS等，均由聚合物按需要分别以不同加工方法制成。
4、土工复合材料
土工复合材料包括复合土工膜和复合防排水材料，均由两种或两种以上土工合成制品复合或组合而成，如复合土工膜由土工膜与土工织物经加热滚压而成，主要是为了增加材料的强度。承受更大的荷载，复合防排水材料由排水带、排水管、排水防水材料等组成，
三、工程作用及其应用
1、加筋作用
加筋作用是指在土体中的一定部位埋设水平方向的土工合成材料，也称加筋材料，将土体压实后，土与加筋材料密切结合成一复合土体(加筋土)，当在复合土体表面施加荷载时，由于加筋材与周围土之间有较大的摩阻力(有时尚有咬合力)，限制了土的侧向变形，相当于在土体侧面上施加了约束力，从而提高了土体的承载能力，增加了土体的稳定性。这种作用在水利工程中能够稳定、限制各种结构中的岩土体在长时间使用过程中的位移发生，并能使作用在土壤的局部应力传递或分配到更大的面积上，增加土体和土工布之间的摩擦阻力。
一般地，土工织物，塑料拉伸土工格栅、经编土工格栅、玻纤土工格栅和土工网可以作为水利工程中的加筋材料。土工合成材料加筋效应主要有：筋材的抗拉作用、筋土界面相互作用和应力扩散作用等，而在多层加筋的情况下，应分别考虑筋土界面的摩擦作用(即各层筋土界面作用对填料产生侧向约束作用)和最下一层筋土界面作用产生整理的界面剪应力对其下面土体产生的附加水平约束作用(提高土体的稳定性和承载力)。
2、防渗作用
防渗是防止流体渗透流失的作用，也包括防止气体的挥发扩散。水利工程中要修建大量的挡水蓄水、引水和输水等建筑物，均有防渗、防漏的要求。利用土工合成材料中的弱透水材料可防止液体渗漏、气体挥发以保护环境或建筑物安全。用于防渗的土工合成材料主要有土工膜和复合土工膜，后者应用更为广泛，更能适应各种复杂工程的情况。
3、防护作用
防护是指为了消减自然现象、环境影响和人类活动对堤坡和岸坡造成的危害，而采取适当的防护措施，土工合成材料的发展，为岸坡防护提供了新的途径。在被保护的土面上覆一层有良好反滤性能的土工织物，压上一定盖重，即可有效地保护岸坡不受水流和波浪等的破坏，可代替传统的护坡材料。
4、隔离作用
土工布可将不同的土质结构进行分离，形成稳定的分界面，使各层结构分离，按照要求发挥各自的特性和整体作用，以避免相互混杂产生不良效果。在土石混合坝中，可作为隔离不同的筑坝材料。在裂隙发育的岩基或卵石地基修筑土石坝，可用作坝体与地基之间的隔离。
5、反滤作用
在水工建筑物中，当土中水从细粒土流向粗粒土，或水流从土内向外流出的逸出处，需要设置反滤层，否则土粒将受水流作用而被带出土体外，土粒过量流失会造成管涌和流土破坏。传统采用砂砾粒作为反滤材料，一般采用粒径不同的砂砾石分2-3层铺设，施工工艺较复杂。土工织物的过滤功能和传统的颗粒层完全相同，工程上可以取而代之。它可在地下水渗流作用下，既防止土颗粒过量流失而造成破坏，同时又使水流顺利排泄，以免由于孔隙水压力升高而造成土体失稳。
6、排水作用
土工合成材料的功能范文5
关键词：道路桥梁；施工；软弱地基；处理；技术措施
中图分类号：U448.14文献标识码： A 文章编号：
软土地基危害较大， 一旦处理不及时或处理方法不当， 都会造成道路出现不同程度的沉降， 甚至整个路基出现破损现象。随着科学技术的不断更新,越来越先进的地基处理技术、优质材料也不断的出现， 但是不论是先进技术还是优质材料， 都需要人们在施工过程中欲与尝试， 只有做到地质条件勘测精确， 才能保证设计施工方案完善合理， 因地制宜地选择合理方法， 用最小的投资达到更高的效益。
一、软弱地基对道路桥梁产生的危害
1、沉降量过大
由于路面软弱地基土路面施工前未充分固结、软弱地基未处理或者处理不当，在使用过程当中，由于路面基础施加的压应力，致使路面在使用过程当中发生的沉降逐渐积累，达到一定的程度便会使路面的有效净空，底下发生积水、淤塞。严重时，底下土体甚至可能产生剪切破坏，路面发生相应严重的沉降，路面失去其使用功能，路基、路面也随之产生相关的破坏。
2、纵向不均匀沉降产生路面中部凹陷
根据有关路面基底土压应力的有限单元法计算数据，其基底压应力逐渐增大，若软土路面地基处理不当，随着沉降的积累和路面、路面中部沉降差距的加大，道路两边高，中间低的现象将越来越明显。这将降低路面的有效净高，造成路面中部淤塞、积水等。
3、节段错台
路面相临节段之出现不均匀沉降而产生错台，在一般情况下错台并不明显、不影响使用，但在软土地基上修筑的道路，这种现象就可能要严重得多。由于路面在纵向的受力不均匀，导致相邻两段基础对软土地基的压应力不均等，造成相邻两节段的沉降值不均等而出现错台；路面在沉降缝处相邻两段分别位于不同土质的基础之上，在基底压力作用下，不同土质表现出不同的压缩性，两节段的沉降量就不同，从而导致两节段错台。
4、路面结构本身的破坏
由于地基的不均匀沉降，导致路面的附加应力增加，附加应力达到一定的程度便会造成路面结构本身与开裂破坏；若因路面的地基变形造成路面的节段之间边角刚性接触，还会造成应力集中而产生局部破坏。
5、路面建筑的破坏
由于在路面的设计和施工时，路面建筑的基础处理往往容易被忽视，因而容易造成路面建筑病害较路面本身容易处理，但也会增加维修费用、影响其使用功能甚至使路基局部因失去建筑的支撑而发生小规模的破坏。
二、道路桥梁施工中的软弱地基处理技术措施
1、 换填土处理法
换填土处理法，就是当道路桥梁地基无法满足所应有的承载力和稳定性，而且软土层的厚度不大情况下，对软土层进行采挖，然后根据实际需要分层填充稳定性较好的材质，如砂石、灰土、炉渣、粉煤灰等，并进行强夯打压，加大地基的密度，提高地基承载力，降低沉降量，加快软土地基的排水固结，使原来的软土地基在改造后符合建筑施工的设计要求，从而保证工程施工的安全性。换填土处理方法依据的原理是土层的附加应力分布规律。这种方法，主要适用于土质不均匀、排水较差的软土地基。
2、管桩加固法
管桩加固主要是通过现场灌注钢筋混凝土管桩完成的，这种管桩主要是利用大直径长螺旋现浇薄壁筒桩钻机和现浇混凝土薄壁管桩机制成的，是当前桩基工程中一种较新的桩型。利用桩筒的内壁和土体相互结合，使整桩和土体的摩阻力得到加强，进而提高了单桩的承载力。其优点是：成桩质量好、高效快速的施工、较好的耐久性和经济性、承载力高、对多种土层都适用，并且还具有保护环境的意义。
3、塑料排水板加固法
使用塑料排水板对软土地基进行加固，是一项道路桥梁施工中一项较新的工艺与处理技术，具体是用机械在软土层中插入不同深度的塑料排水板，之后再利用预压荷载的作用，沿着塑料板使软土地基内的水份向上渗入到砂垫层中，实现软土地基加固的目的，进而使地基的整体承载力得到提高。近几年来，塑料排水板加固法在水上工程中得到了越来越广泛的应用，同时其打设深度也越来越深。这种该方法具有低造价、效果好、施工简单的优点，而且其具有较为成熟的经验。
4、 灌浆法
灌浆法指利用高压旋喷法、粉喷法、电化学原理等方法， 将水泥浆、水泥砂浆等灌浆浆液， 或者化学材料如硅酸盐等注入地基裂缝。灌浆法可以明显的改善软土地基。粉喷法因施工较为简单， 比较常用。采用粉喷法施工， 钻机性能必须要好， 钻机要按照设计要求就位。施工前， 要严格审核图纸看准桩孔位置， 桩孔位置要与图纸位置保持一致， 其偏差不得大于50mm。垂直方向上的偏差也不得大于百分之一点五， 应严格控制喷粉的时间、停粉的时间及水泥喷入量， 以确保粉喷桩的有效长度。在施工后要做好施工日志， 详细记录孔位、孔深、用水量等。对于实际工程中由于技术环境等因素导致不能完全按照实验室方法进行的， 需要对具体情况进行具体分析。由于各种条件的限制， 地下勘探就越来越重要， 所以必须做到勘测到位、确保完善，以便于确定出现的问题和具体处治措施。
5、铺设土工合成材料
土工合成材料的质量应合乎设计或者规范的要求。在运用土工合成材料加筋的路堤填筑正式开工前，应结合工程先修筑试验路段，以指导施工。铺设土工合成材料应按图纸施工，在平整的下承层上全断面铺设。铺设时，土工材料应拉直平顺，紧贴下承层。可运用插钉等办法固定土工合成材料于填土下承层表面。土工合成材料在铺设时应将强度高的方向置于垂直于路堤轴线方向。应保证土工合成材料的整体性，当运用搭接法连接时，搭接长度宜为300～900mm；运用缝接法时，缝接宽度应不小于50mm；运用粘结法时粘结宽度不应小于50mm,粘合强度应不低于土工合成材料的抗拉强度。铺设土工合成材料的土层表面应平整，表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物；在距土工合成材料层80mm以内的路堤填料，其最大粒径不得大于60mm。
土工合成材料摊铺以后应迅速填筑填料，以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒。填料应分层摊铺、分层碾压，所选填料和其压实度应合乎规范规定的要求。土工合成材料上的第一层填土摊铺宜运用轻型推土机或者前置式装载机。一切车辆、施工机械只容许沿路堤的轴线方向行驶。对于软土地基应运用后卸式卡车沿加筋材料两侧边缘倾卸填料，以形成运土的交通便道，并使土工合成材料张紧。填料不允许直接卸在土工合成材料上面，必须卸在已摊铺完毕的土面上；卸高度以不大于1 米为宜，以免造成局部承载能力不足。卸土后就立即摊铺，以免出现局部下陷。填成施工便道后，再由两侧向中心平行于路堤中线对称填筑，第一层填料宜运用推土机或者其它轻型压实机具进行压实，只有当已填筑压实的垫层厚度大于60mm后，才能运用重型压实机械压实。双层土工合成材料上、下层接缝应交替错开，错开长度不应小于500mm。施工过程中土工织物不应出现任何损坏，以保证工程质量，否则应予更换重铺。
总之，道路桥梁施工中的软弱地基处理只有对存在软土地基的场地地质详细勘察，查清场地地形、地貌以及水文地质情况，精心设计，反复研究，根据不同的工程性质和地质特征，比对方案，采取最佳处置办法，才能设计出安全、合理、经济的公路和桥涵。
参考文献：
[1]卢同抡. 公路软土地基处理方法探析[J]. 中国高新技术企业， 2010（9）： 142-143.
土工合成材料的功能范文6
关键词 土石坝防渗设计土工膜
引言:
土石坝是普遍采用的一种坝型。由于土石坝是由散粒体材料填筑而成，颗粒间有孔隙存在，在水压力的作用下，水流必然会沿着坝体土料、坝基土料、坝肩两岸地基中的孔隙向下游渗透，造成坝体、坝基和绕坝的渗漏。鉴于土石坝设计中对渗透破坏的考虑,应采取一定的工程措施,减小因渗透造成的对土石坝的危害。目前，土工膜防渗技术在我国土石坝中的应用已渐趋成熟。特别是近年来，在新建的中低土石坝、病险土石坝以及堤防的除险加固中等应用较广。本文将通过对土石坝防渗基本情况的说明,土工膜在土石坝中的应用,给解决因渗透水流造成的对土石坝的渗透破坏问题提出一些仅供参考的解决方法。
一、土石坝及其基本情况
土石坝是利用砂、土、砂砾以及石料等坝址附近的当地材料填筑而成的挡水建筑物,因此又被称为当地材料坝。土石坝是世界上最古老且应用范围较广的坝型。
土石坝之所以得到广泛应用的原因在于:(1)可就地取材,节省“三材”；(2)对坝基要求相对低,对地形、地质条件适应性强；(3)随着大型高效的土石方施工机械的采用,加快施工进度,缩短建设工期,提高经济效益；(4)在一般情况下,尤其是在覆盖层较深时,与其他坝型相比,土石坝的造价往往较低；(5)应用管理方便,便于维修、加固、培厚和扩建；(6)由于岩土力学理论发展,电子计算机技术在土石坝中的广泛使用,以及土石坝工程的积累,坝体防渗结构和防渗材料得到改进,为建筑高土石坝提供了有利条件,土石坝得到了有利发展。
二、土工膜防渗设计
工程实践证明，利用土工膜防渗技术进行土石坝的防渗，具有防渗效果好，工程施工简单，造价低廉等特点。因此，可利用土工合成材料做防渗的工程包括：土石堤、坝的防渗，地基垂直防渗墙及水平铺盖，堆石坝及碾压混凝土坝的上游面防渗体，渠道、蓄水池和水库的防渗衬砌，水闸及水工隧洞的防渗体，施工围堰，土坝加高防渗等。
1.土工合成材料及土工膜简介
土工合成材料是应用于岩土工程的以人工合成的聚合物为原材料制成的一种新型工程材料。土工合成材料在水利水电工程方面的应用主要包括：防渗，排水和反滤，隔离和封闭，护岸和护底工程，加筋和加固，防汛抢险等方面。防渗功能是一种防止水渗透的功能，而常用的防渗材料为土工膜。土工膜是一种以聚合物或沥青作为材料制造而成的基本不透水的薄膜状土工合成材料，又称防渗膜。土工膜防渗结构具有不透水性强，抗冻性好，重量轻，体积小，厚度薄，便于施工和造价低的特点，得到广泛的应用。
2.土工膜材料选择
在采用土工膜防渗技术时，对土工膜品质及性能提出以下要求：(1)具备足够的抗拉强度，能承受施工铺设时的拉应力和使用期在水压力作用下不损坏；(2)在设计应用条件下，有足够长的寿命；(3)在侵蚀性的液体中，有足够的抗化学侵蚀
能力。选择时，其除了满足防渗要求外，还应满足膜本身强度、防渗性、抗化学侵蚀等方面的要求，而且必须结合工程实际情况，考虑各种薄膜性能、单价、产品质量等方面的因素，经济技术比较后选定。选定的土工膜必须满足工程要求，达到技术指标，有特殊工程需要的满足特殊要求极其相关规定。
3.土工膜厚度的确定
土工膜厚度的确定应依据防渗和强度两个方面来考虑，其与垫层平整度，材料允许拉应力及弹性模量有关。土工膜厚度的合理与否，是确保土工膜在水压力下不被刺穿漏水的关键因素之一。1998年11月的水利水电工程土工合成材料应用技术规范要求一般选用0.5mm厚度土工膜。不宜选用太薄，太薄易破损，施工保证率小，太薄的土工膜工程质量难以保证，膜上会有非常细小，肉眼看不到的砂眼，小孔洞，应用后会带来不良后果。隐蔽工程还要求厚度大于0.5mm为更好。土工膜厚度核算公式较多，视工程实际情况选择合理的计算公式。当垫层土体粒径d22mm时，一般采用下式进行计算：
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式中--土工膜的厚度，mm；
--铺设薄膜范围内的最大水头，m；
--垫层土壤最大粒径，mm；
--膜的允许拉应力，kPa；
--薄膜的弹性模量,kPa。
利用土工膜进行防渗时，对计算所得理论厚度，然后考虑其他因素，确定最终的采用值。
4.防渗结构设计
在一般土石坝工程中，为了有效保护土工膜防渗体的正常工作，土工膜防渗结构一般由上面保护层，上下垫层，土工膜，支持层等几部分组成。支持层是对下垫层和防渗土工膜起到稳定可靠的支撑作用，使土工膜受力均匀，免受局部集中应力的破坏。支持层可用级配良好的压实砂砾料，压实土层等材料。下垫层具有保护土工膜不被支持层材料破坏的作用，并使土工膜受力均匀。下垫层可采用细粒土，土工织物等材料。上垫层可以使土工膜在水中不被漂起并防止膜料老化，可以用透水性良好的砂粒料，沥青砂浆等透水且颗粒较小的材料。上层保护层是外界接触的最外层，具有防御外界水流冲刷，冻冰损坏，紫外线辐射以及膜下水压力的顶托等作用。上面防护层的结构，层次和材料与工程的重要性，工程规模和使用条件等有关，视工程的具体情况确定合理的设计方案。用土工膜防渗结构防渗一定要做好整体性防渗处理，土工膜要与不透水地基和岸坡严密结合，并注意排水问题。土工膜防渗结构如图1所示。
三、土工膜防渗的施工质量
应用土工膜防渗技术首先必须科学设计，严把材料质量关，其次要精心施工，严格按照《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》操作。施工时要耐心操作，切莫急于求成，忽视质量，铺膜前应检查基面是否仍有小石子等。施工中应注意土工膜的保护，以防止损坏和老化，铺设完毕要检查薄膜有无破损，是否需要修补，接缝是否紧密。要经常检查垫层和保护层土料质量、填土厚度、填土夯实质量等。要重视质量监督检查，严格验收检验，每道工序完成需经质检人员验收合格后，方可进行下一工序，不合格的要及时返工。另外，要加强运行期间维修管理，发现保护层沉陷、裂缝应及时整修，只有保证保护层断面完整，才能保持理想的防渗效果。
结束语：
土工膜防渗结构在国内某些工程中获得成功，证明了土工膜是一种理想的防渗材料。用土工膜防渗结构，简化了防渗设施的构造，提高了工程防渗能力，缩短了工程工期，降低了工程造价，提高了工程效益。但是作为土石坝整体防渗设计需求，土工膜防渗结构是远远不够的，如前文所述，土工膜一般用于堆石坝的上游坝面防渗体。如何进一步拓宽其使用范围，与其他防渗措施相结合，按照经济合理的总体要求，实现土石坝的总体防渗要求。另外，由于土工膜产品的性能，品种和尺寸规模上不能满足要求，以土工膜为代表的土工合成材料在水利水电工程方面的应用受到一定限制。研究满足使用要求的高质量的土工合成材料，重视工程实践经验，进一步开展在土工膜材料设计施工监测等方面的研究，在工程应用中检测、科研、设计、施工、管理多方协作，促进土石坝防渗技术以及土石坝的发展。
参考文献：
[1] 李珍照.中国水利百科全书.水工建筑物分册[M].北京:中国水利水电出版社,2004.
[2] 赵光恒主编.中国水利百科全书.工程力学,岩体力学,工程结构及材料分册[M].北京:中国水利水电出版,2004.
[3] 林昭.土石坝设计应重视工程实践经验.土石坝技术2005年论文集[M].北京:中国电力出版社,2006.2.
