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土工合成材料的功能

时间:2016-08-12来源:泰安梦想编辑:泰安梦想浏览次数:

土工合成材料的功能
        土工合成材料的应用非常广泛,主要用于岩土工程、环境土工、水利工程和铁路与公路交通工程等领域。在实际工程应用中,土工合成材料可以起到过滤、排水、隔离、加筋、防渗和防护六大基本功能。在特定情况下或对于特种土工合成材料,还可以发挥保护和减压的作用,如防渗结构层中将土工织物铺设在土工膜上面,阻止填土或其他锋利物体对土工膜的损伤;在软土地基上使用土工泡沫块体修筑路堤,可以在不降低路堤高度的情况下有效地降低路堤对地基的压力。土工合成材料的基本功能分述于下:
        过滤(filtration):土工合成材料的这种功能与传统的砂滤层类似,允许土体内部的液体通过并排出,同时起到保土作用,阻止上游土壤颗粒的流失。例如,用有纺土工织物阻止土粒迁移渗人排水骨料或排水管,同时保持排水系统正常工作;在海岸和河岸的拋石防护层和其他护岸材料下面铺设土工织物以防止土壤被侵蚀。
        排水(drainage):土工合成材料在土体内部作为排水体,可使水流沿其内部(in-plane)从低渗透性土体内排出。例如,铺设于路堤底部的土工织物可用来消散孔隙水压力;对于流量较大而对排水能力要求更高的场合,也可采用土工复合(排水)材料。这些材料已被用来作为路缘排水体、边坡截排水体及挡土墙墙后排水体。塑料排水板( PVD)则被用于预压荷载下加快软粘土地基的排水固结过程。
        隔离( separation):这种功能是指土工合成材料能够把两种具有不同粒径分布的土料隔离开来,以免相互混杂而失去各种材料的整体性和结构完整性。土工织物和土工膜都可以起到隔离作用。例如,铺设于道路基层与软土地基之间的土工织物可起到隔离作用(见彩图12),一方面防止路基骨料嵌人软弱土层,从而维持基层的设计厚度和道路结构的完整性;另一方面,也能够阻止下部细粒土进入透水料层之中从而降低其渗透性。
        加筋( reinforcement):土工合成材料置于土体内部作为加筋构件,或土工合成材料与土相结合形成一个复合体,加筋复合土体与未加筋土体相比,其强度及变形性能都得勁明显的改善(见图l-5e)。例如,用土工织物和土工格栅加筋可提高土体的抗拉强度,从而能够建造垂直或近乎垂直加筋土挡墙;加筋还能用来在极软地基上建造路堤;加筋后路堤边坡可以比未加筋时更陡。
        防渗( fluid/gas barrier):一些土工合成材料具有相对低的透水(气)性,可阻止液体或气体流动和扩散,发挥防渗作用(见图l-5f)或包容(contain-ment)作用。例如,土工膜、复合土工膜、土工合成材料粘土衬垫(GCL)都具有很低的渗透性,可作为流体的防渗屏障。对于液体,无论是土体中的水,还是垃圾填埋场中的渗滤液,土工膜、复合土工膜和GCL的这种屏障功能,传统上常称为防渗作用。
        防护( erosion control):又称为水土保持,是指通过设置土工合成材料防护措施,减少由降雨冲击和地表水径流造成的土壤流失。例如,将临时性的土工合成材料毯或永久性的土工网垫铺在边坡上裸露土体的表面,可以有效地避免或减轻降水和地表径流的侵蚀;用土工织物制成的泥沙栅栏能够滤掉浑浊径流中的悬浮泥土颗粒。
        在一些些工程应用中,土工布还能发挥其他方面的作用。例如,土工布可用于沥青路面补强;作为缓冲垫层,以防止下层的石头、施工期和使用期的废弃物或排水集料造成土工膜穿孔(通过减少点接触应力)。土工织物也可用作混凝土模袋和沙袋。圆柱形土工管袋是用双层土工织物制成的,采用水力充填方式以构成海岸线堤防。
        一方面,同一类土工合成材料在不同的工程应用中可以发挥不同的功能;另一方面,在某些情况下,一种土工合成材料可以同时发挥双重或多如铺设在软基与路堤之间的土工织物,其主要功能是隔离,但同时可以发挥加筋和排水的作用。对于像土工织物、土工复合材料这些具有多种功能的材料,在实际工程中,需分析特定的工况环境和所选用土工合成材料的特点,判断其发挥的基本功能或主要作用,列出各类土工合成材料的种类与功能。

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