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1、土工材料在軟土地基中的應(yīng)用【摘 要】土工織物是巖土工程領(lǐng)域中一種新型建筑材料，在道路工程中被廣泛地應(yīng)用于軟土處理。本文對(duì)土工織物的特性、應(yīng)用、設(shè)計(jì)計(jì)算及工程應(yīng)用概況進(jìn)行了較詳細(xì)的闡述?！娟P(guān)鍵詞】土工織物 軟土地基 應(yīng)用1概述土工織物是巖土工程領(lǐng)域中一種新型建筑材料，是由聚合物形成的纖維制品的總稱。目前在道路工程中已被廣泛地應(yīng)用于軟土地基處理中。土工織物是工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物，其出現(xiàn)已經(jīng)有100多年的歷史，但應(yīng)用于土建工程則是30年代末才開始的。首先是將塑料薄膜作為防滲材料應(yīng)用于水利工程。到50年代末，土工織物開始應(yīng)用于海岸護(hù)坡工程。直到70年代末，隨著無(wú)紡織物的推廣，土工織物才以很快的速度發(fā)展起來(lái)
2、，從而在巖土工程學(xué)科中形成一個(gè)重要的分支。1977年在法國(guó)巴黎舉行的第一次國(guó)際土工織物會(huì)議上，J.P.Giroud把它命名為“土工織物”(Geotextile)，并于1986年在維也納召開的第三屆國(guó)際土工織物會(huì)議上將它稱之為“巖土工程的一場(chǎng)革命”。 從60年代中期到70年代末，有紡織物開始在我國(guó)應(yīng)用于河道、涵閘及防治路基翻漿冒泥等工程；80年代初，無(wú)紡織物開始在鐵路工程上試用；80年代中期，土工織物才在我國(guó)的水利、鐵路、公路、軍工、港口、建筑、礦冶和電力等領(lǐng)域逐漸推廣應(yīng)用?！⊥凉た椢锔鶕?jù)制造工藝不同，可分為有紡型土工織物、編織型土工織物、無(wú)紡型土工織物。1土工織物的特性 表征土工織物產(chǎn)品
3、特性的主要指標(biāo)包括：產(chǎn)品形態(tài)、物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、水理性質(zhì)、耐久性等。2.1 產(chǎn)品形態(tài) 主要是指產(chǎn)品的材質(zhì)及制造方法、寬度等。由于土工織物的原料都是由聚酰胺纖維(尼龍)、聚酯纖維(絳綸)、聚丙烯腈(腈綸)和聚丙烯纖維(丙綸)等高分子化合物(聚合物)經(jīng)加工后合成。因此土工織物產(chǎn)品因制造方法和用途不一，寬度和重量規(guī)格變化甚大，寬度可從幾厘米到十多米或更寬。2.2 物理性質(zhì) 表征物理性質(zhì)的主要指標(biāo)有單位面積質(zhì)量、厚度、開孔尺寸及均勻性。單位面積質(zhì)量通常是指土工織物每平方米的質(zhì)量，通常每平方米的質(zhì)量在0.1kg到1.0kg。應(yīng)用于軟土地基處理中一般為數(shù)百克。開孔尺寸(等效孔徑)無(wú)紡型土工織物為0
4、.05～0.5mm,編織型土工織物為0.1～1.0mm。2.3 力學(xué)性質(zhì) 表征力學(xué)性質(zhì)的主要指標(biāo)有抗拉強(qiáng)度、斷裂時(shí)延伸率、撕裂強(qiáng)度、穿透強(qiáng)度、握持抗拉強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、徐變性、聚合物與土體間摩擦系數(shù)等。對(duì)于抗拉強(qiáng)度大部分常用的無(wú)紡型土工織物為10～30kN/m。高強(qiáng)度的為30～100kN/m,最常用的編織型土工織物為20～50kN/m,高強(qiáng)度的為50～100kN/m。個(gè)別的編織土工織物可達(dá)到100～1000kN/m。2.4 水理性質(zhì) 土工織物的水理性質(zhì)主要用土工織物垂直向和水平向透水性來(lái)表征(即導(dǎo)水性)。大部分編織與熱粘型無(wú)紡?fù)凉た椢锏膶?dǎo)水性甚?。会槾虩o(wú)紡型土工織物為10-6～1
5、0-5m2/s；土工網(wǎng)為10-4～10-2m2/s；土工塑料排水板(帶)為10-4～10-2m2/s。2.5 耐久性 土工織物的耐久性即抗老化、抗化學(xué)侵蝕性、抗生物侵蝕性、抗磨性、抗溫度、凍融及干濕變化性。抗老化是指高分子材料加工、貯存和使用過(guò)程中，由于受內(nèi)外因素影響，使其各種性能逐漸蛻化的現(xiàn)象。老化是一種不可逆的化學(xué)變化。主要表現(xiàn)在：(1)外觀變化，發(fā)粘、變硬、變脆等；(2)物理化學(xué)特征的變化，如比重、熔點(diǎn)、耐寒性和耐熱性等；(3)力學(xué)性能即抗拉強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率以及彈性等減小或喪失?！糎T5H〗3 土工織物的應(yīng)用〖HT5SS〗土工織物應(yīng)用于處理軟土地基主要有滲
6、漏排水作用、對(duì)二種不同材料的隔離作用、網(wǎng)孔滲透過(guò)濾作用和利用土工織物的強(qiáng)度起加筋作用。3.1 排水作用 利用某些內(nèi)部具有排水通道間(如盲溝、塑料排水板)土工纖維具有良好的三維透水性，使水能沿土工織物內(nèi)部的排水通道迅速排出，還可使水經(jīng)過(guò)土工織物的平面迅速沿水平方向排走。構(gòu)成水平排水層，圖1、圖2所示為土工織物與其它排水材料(塑料排水板)共同構(gòu)成的排水系統(tǒng)，可加速軟土地基的排水固結(jié)。土工聚合物用于建造無(wú)集水管間排水盲溝、鋪設(shè)時(shí)先在開挖好的槽內(nèi)鋪設(shè)土工織物，然后回填碎石，與碎石組成排水系統(tǒng)。3.2 隔離作用 利用土工織物的高抗拉性，抗撕裂性、良好的韌性、整體性和耐酸堿、耐生物侵蝕性能，將滲透性
7、較土工織物大的兩種材料相互隔開，以發(fā)揮其各自的作用。這是軟土地基處理中較為重要的作用，其目的在于防止由于局部承載力喪失而造成的路基填土與軟弱地基相互混雜、補(bǔ)償?shù)鼗锌辜魪?qiáng)度不足，防止由此可能導(dǎo)致的圓孤滑動(dòng)破壞，并可有效地加快工期，降低成本，減少路堤間不均勻沉降，又利于排水和加速土體固結(jié)。3.3 過(guò)濾作用 有關(guān)研究資料表明，路基固結(jié)作用排出的水量是極其有限的。若在沒(méi)有水源補(bǔ)給的情況下，大致和固結(jié)沉降量相適應(yīng)，
