土工合成材料在路基加固中的运用与技术探讨

土工合成材料在路基加固中的运用与技术探讨

摘要

土工合成材料是用人造聚合物制作而成的土工产品，是用于岩土工程的合成材料的总称，被广泛应用于道路工程路基处理的沿途工程领域常见的建筑材料。本文针对土工合成材料的分类、特性、应用情况、设计计算进行了论述与阐述

关键词：土工合成材料；道路；应用

1土工合成材料的发展与类别

1.1土工合成材料的发展史

土工合成材料是通过合成纤维、塑料、合成橡胶和其他聚合物经过加工制造而成的新型材料。它现在被广泛运用于特殊地基处理中。土工合成材料是工业发展和建筑需求的产物，始于20世纪50年代。第一个项目是在水利工程中使用塑料薄膜代替防水材料。到20世纪50年代末，开始用于海防项目。20世纪70年代末，土工合成材料在促进非线性材料方面发展迅速，在地质工程领域发挥着重要作用。在1977年的法国巴黎第一届俄罗斯民间社会会议上，JPGroud称它为“土工布”，并于1986年在维也纳举行的第三届国际土工合成会议上举办。它被称为“工程革命

地质”。从20世纪60年代中期到70年代末，中国开始利用纺织物，对洪水闸门和洪水进行治理和处理，可谓是第一阶段发展；从20世纪80年代初到80年代中期，土工合成材料在我国水利，铁路，公路，军工，港口，建筑，矿山，冶金，电力等领域逐渐普及这也到了中期发展阶段；20世纪90年代以后，特别是1998年的洪水之后，土工合成材料在国家重要部门的直接关注下又迈出了新的一步。

大规模生产土工合成材料的材料已经出现。

各种工业标准和国家标准相互引入，制作几何材料。

随之而来的是法规的应用，并进入了生态学逐渐成熟的阶段。

1.2土工合成材料原料和类别

土工合成材料制成的合成纤维。由煤，石油和天然气制成的合成纤维的原料。它们已经成为一个化学过程例如高分子聚合物，然后加工成纤维，带网格，和薄膜。土工合成材料有着广泛的不同种类的产品。原料，制造方法和使用各种类型的土工合成材料的列于表1中。

表1土工合成材料的制造方法及用途汇总表

序号

分类

制作方法

主要用途

编制型土工纤维

以单股丝或多股丝经纬线交织，有平纹、斜纹

排水、反滤、防护、加筋、隔离等

无纺型土工纤维

热粘法、化学粘法

条带织物

以带状条大孔眼制造

加筋强化

土工网垫

以粗硬纤维丝在交点处粘接

排水、反滤

土工格栅

以聚丙烯或聚乙烯单向或双向拉伸扩展，孔径1~10mm

加筋强化

土工薄膜

以塑料、橡胶或土工纤维加强防水涂料制成防水、防渗、封闭

土工复合材料

以上分类的组合2土工合成材料的特性

土工合成材料的优点是重量轻，整体连续性好，根据需要长度从几百米到几千米不等，结构简单，抗拉强度高，耐腐蚀性好，抗菌抗腐蚀性。

缺点是，除非采用特殊处理，否则抗紫外线能力较低，直接暴露于阳光直接照射下会趋于老化，但除非直接暴露，否则抗老化性能和耐候性能

它仍然很高。

土工合成材料产品的性能指标包括以下几个方面。

2.1产品形式和属性

由于不同的制造方法和应用，土工合成材料产品在宽度和重量规格方面差别很大，宽度为1米至20米，一般为50至1200克/平方米，而软土处理一般有几百克。

非织造土工布的孔径（等效孔径）为0.05〜0.5mm，编织土工布为0.1〜1.0mm，土工布为5〜10cm，土工格栅和土工格栅为5〜100mm。

2.2机械性能

机械性能的主要指标是聚合物与土壤之间的拉伸强度，断裂伸长率，撕裂强度，穿透强度，抓地力抗拉强度，爆裂强度，疲劳强度，蠕变和摩擦系数。

最常用的非织造土工织物的拉伸强度为10至30

kN

/

m。

高强度为30至100

kN

/

m，最常用的机织土工布为20至50

kN

/

m，高强度为50至100

kN

/

m。

个别机织土工织物可以达到100至1000

kN

/

m。

2.3渗透性

渗透率是土工合成材料重要的水动力学性质之一，可分为垂直于材料平面的渗透率和平行于材料平面的渗透率，用渗透系数表示。

编织土工布的渗透率通常为8×10

-4至5×10

cm

/

s，非织造土工布的渗透率一般为4×10

-3至5×10

cm

/

s，地质织物

膜的渗透系数为3×10

-10至5×10

cm

/

s。

3土工合成材科加固软土地基施工要点

3.1材料使用标准

使用前必须对土工合成材料进行详细检查，如果有外观，材料厚度，孔隙大小和孔隙分布，土工材料拉伸强度，土工材料的抗撕裂强度等证据。

检验可以用抽样标准进行。

此外，为了确保土工合成材料严格符合质量要求，我们还需要检查地质材料的抗蠕变性，摩擦系数，渗透性和耐久性。

3.2铺设配置

在铺设土工合成材料之前，砂垫应平整，铺设时不应起皱或破裂，并应在适当的时候用砂填充。

铺设土工合成材料后，根据设计要求铺设折叠砂，并用刮刀削平。

上述沙垫应手动或机械运输至沙地，铺展平整并不直接压缩。,在顶盖填满土壤后，发生压缩，第一层压缩的压缩发生在两侧中间，土工合成材料上的填充物和压缩层的厚度逐渐大于0.6米

只有重型机器可以用于压缩时。

对于使用地质合成材料的地下铁路工程，铁路地下室建设不仅要遵守常规的一般施工程序和规定，还要满足土工合成材料铺设的特殊施工要求

你应该专注：：在铺设土壤合成材料之前，将土壤表面弄平，以便软土，铁枝，桩和其他砾石上的硬土是透明的，并且土工合成物很容易破碎，我们需要推动。

防止加载后的土工合成材料破裂或破裂。确保设计区域和质量要求的施工，在施工过程中始终注意现场检查。

根据项目的具体情况和具体情况，地质合成材料的施工可以采用各种施工方法和机械，但需要注意土工合成材料的有效性和施工方法的适用性。

在柔软的基础上，必须小心构造，以确保加工后有足够的强度和稳定性。在铺设过程中，必须使织物平整以便与软地面紧密接触，从而达到均匀一致的标准，从而使织物不会连续，变形，起皱或重叠

有。

为了保持材料的坚固和平缓，有必要压缩路面的初始位置，以防止在施工过程中迁移，以避免由于超拉引起的土壤合成材料的破坏。

3.3端头锚固

铺设土工合成材料时，注意尖端的位置和固定。当使用土工合成材料进行加固和加固时，终点的锚将影响路基的应力，变形和稳定性。在倾斜的防护边坡上，地下复合材料的末端可以缠绕管道并嵌入顶部破碎槽中，以防止聚合物材料掉落。一般情况下，它埋与岩石堤的砾石滤层，在此期间，纤维过滤器层被终止在护坡岩石坡脚超过岩石保护表面的水和纤维的作用下延伸避免侵蚀，并将凹槽带到梯度的底部。复合材料铺设过程的完整性不允许中间中断，并且在中断时注意材料连接，以防止在工作期间路基不均匀沉积和塌陷银行导致。

3.4接缝处理

土工合成材料的长度和宽度必须比长度和软地基的宽度稍大，通常可以连接如果尺寸是不够的，包裹物，缝，到另一个使用订书钉的土工合成材料的。用重叠法和缝经常方法，连接在接缝的整体质量没有接缝或线是必需的，密合性，焊接包括，在采用冗余的方法，该土工材料的重叠长度的情况下它必须足够长。地面的压力和地质变化通常为60厘米至90厘米。所述保护结构中，水不规则铺设，重量增加和岩石的体积，在搭接接头的长度的增加，斜率保护的作用，使用上坡土工布幅和重叠方法纸幅之间垂直耦合如果您还有形成，如果在土工网之间形成的垂直债券和web是，包装宽度必须0.3米〜0.5米。土工格栅没有被包裹并且必须彼此紧密接触，土工合成材料必须采用与力的方向有关的可靠手段，并且接缝强度不得低于设计允许的强度。请交替关节和交替。土工合成材料的连接也可以通过拼接法完成。土工合成材料用尼龙线缝制，另一边有两种针迹缝制。该方法的接缝强度可达到整个工地的80％，工程性能可以满足工程要求，工程应用较为普遍采用折叠接缝和使用两根缝线应该在敷设前修复受损部位，避免在铺设工作时因火灾而引起烧伤，并且在场地施工过程中避免长期暴露，如果地面合成材料受损。水稳性物料应贮存土工合成材料以避免高温以防止空气老化。

3.5路基土回填

在土壤中填充土壤时，为了避免材料变形，需要均匀铺设，并且必须防止排水受到干扰。

横截面80厘米

10厘米土壤和岩石的材料在合适的土壤复合材料中具有足够的回填水稳定性，一般超过50厘米，并且还具有机器操作的优点

有。

为了防止由于承载能力不足导致的地面沉降，必须轻轻压缩第一埋层，并且只有当土壤深度超过60厘米时才能使用重型机械。

4土工合成材料的作用原理及应用

根据土工合成材料的特性，岩土工程的主要功能是渗透，排水，隔离，加固，防护等。

在本文中，我们将有选择性地讨论三个应用程序。

4.1反滤及排水作用

一些土工织物与土工织物土壤紧密接触，并且一些穿过土工织物表面的颗粒留下粗糙的颗粒并逐渐移动到过滤层。

这样，在与过滤层相邻的土壤层中，自然形成过滤带层和骨架网层以防止土壤颗粒的流失并最终稳定平衡。

过滤系统。

为了确保渗透情况下结构的稳定性，建议在土壤保护层上放置适当尺寸的土工布以防止流出，管道和堵塞

你可以。

与砂滤层相同的效果。

目前，新型土工布还具有良好的立体透水性，但利用这种特性不仅起到了回滤的作用，而且还允许水在土工织物的平面内水平流动

快速行走，形成一个水平排水层。

它还可以与其他排水材料（粗骨料，穿孔排水口，塑料排水管等）配合使用，构建更高效的排水系统。

使用土工织物作为过滤层的优点是土工织物的孔隙率比砂的孔隙度高得多，并且合成纤维的密度远低于砂的密度，并且在相同渗透性的情况下砂

所需的砂砾过滤层是土工织物质量的10倍，所需厚度是土工织物的100至1000倍，并且总重量可以在1000至10000倍之间变化。

工程应用包括土工织物作为防洪结构下的防渗结构，用于淹没护坡，如使用包裹在砾石中的土工织物形成与沉积物有关的灾害和壕沟，土工织物（土工织物）的回滤，软基处理，包括使用。

地面排水垫（土工布）等

4.2隔离作用

由于土工布具有优异的抗撕裂性，耐穿透性，耐酸性，耐碱性，耐腐蚀性，易受外力，变形，环境变化等因素影响，整体几何连续性和柔韧性较高。

在这种情况下它不会被破坏。

土工布位于两种不同的材料之间，两种比土工布多孔的材料彼此分开，并且可以在结构经受应力的同时发挥它们各自的功能，有助于结构的形式。

请避免混合效果。

分离是地基合成在软土处理中的一个更重要的应用，通过地面支撑能力的丧失防止路基填充和软土地面混合，地基中剪切强度不足的补偿，圆形隔离滑道

有效加速施工期，降低成本，减少岸滩间的不均匀集群，同时促进排水，促进土壤强化。

4.3加固效果和计算方法

高强度，增韧土工膜机械性能可以分配负载增加土壤的刚度系数，以形成复合材料的基础和用于改善土壤的机械性能。

土工织物对软土的加固作用主要是水平加固的方法。

复合地，土工布主要位于张力，同时，由于其具有的孔隙率土工布是打开到一定程度，具有由交互和土壤颗粒和其他颗粒填料的闭塞相同的副作用。围压的影响通常可以通过翻转复合材料来改善，使得复合土可以形成稳定的高剪切强度和变形模量并且可以抵抗水平剪切。复合结构类似于柔性平台，施加在顶部的载荷均匀分布在地层内。

当当地的基地产生剪切破坏时，安装的土工布可以防止破坏的表面出现，从而增加地基的支撑能力。

当土工织物经受集中载荷时，在高负荷下，土工织物的高模量产生垂直分力的一部分并且抵消部分载荷。

在软地下和地面之间放置土工织物是道路工程中常用的浅层处理方法，尤其是土工织物和颗粒材料的垫子更常用。

此外，铺设土工布后，施工机械可以轻松操作，也可以在灌装预载下发挥排水作用，从而促进废水的整合和和解的稳定性。

一种特殊的处理方法是在软土地表上放置一块硬的，张紧的土工布，然后在堤坝的作用下铺上一层颗粒状的垫子（压碎或严重）。

路基上的土工布产生拉应力，土工布和土体的抗剪承载力相对地限制了基层的位移，作用在土工布上的拉应力也可以起到荷载的作用。图1所示。

图1

土工合成材料受力示意图

为了计算用土工合成材料加固的基础强度，可以使用下面的公式。

在公式中，Ps

+

c

复合基础强度kN

/

m;

Q

原始基金会的最终支持能力，kN

/

m;

α，β

基本形状因子。

C

土壤的内聚力。

Nc，Nq

与土壤质量有关的容量系数。

B底宽，m：

地质体的T

张力，kN

/

m;

θ

底边和土工织物的倾斜角度。

一般为10°。

R

虚圆的半径，一般等于3米或一半的软土层厚度不得超过5米。

γ

土壤容重，kN

/

m

3。

Df

填充沉降和横向隆起。

作为路堤底部的垫层，土工织物在减少路基差异方面起着重要作用，除了提高基础的支撑能力和提高基础的稳定性外，在正常情况下，土工布和沙子作为一层被缓冲在一起，并且这层具有不同的刚性，路堤本身和软地面。

有了这个缓冲垫，不仅当土壤本身的荷载传递到软土基层时的排水层，当软土基层被整合时，堤坝还有一个灵活的基础。

基础变形均匀，基础最终沉降小于非模拟土工织物，施工速度快，达到所需要的固结程度，提高了基础的承载力

参见图2）。

图2

土工合成材料在软基处理中作用示意图

4.4工程应用示例

东西路位于天津市鲜水峪镇。

干线长度约3.8公里，两侧布置6车道，非电动车道和人行道，路基宽度为41米。

该项目所在地区基本上是一个鱼塘，污泥已经堆积了很多年，一些路段位于老河的河底。

低，层厚一般为4-6米，软土与典型的浅层沉积。

物理指标如表2所示。表2

软土物理力学指标汇总表

由于土壤厚度大，分布范围广，彻底清除大大增加了项目的投资成本，并且不允许及时使用排水固结软基处理。处理。

换句话说，通过回填钻出弱碱部，磁导率和高强度的材料（例如，土壤，砾石，砂石，渣等），软地基的处理。

由于土层较厚，底层土壤仍然存在，被替代的松散物料在压力作用下被压缩成软土基层，从而降低了置换效果。

为了解决这个问题，支撑层整体，以增强交换材料的完整性（即，“人造硬壳层”）必须是软土层的重量应力和附加应力从顶部如图所示。土工格栅的应用可以解决这个问题，以避免由于局部应力集中和承载能力的丧失而导致局部解不均。

对于处理方法，在表层开挖1.5〜2.0m的可流动塑料污泥后，铺设两根竹子，穿过聚丙烯二元土工格栅层，拆除80cm土层作为支撑层，被使用。

拆开包装顶部的土壤制成2.0米的土壤，用土填充路基。

虽然东北方向的交通流行近两年，但从使用地面卵石加工软基的工程效果来看，基础的屈服强度得到了很大的提高，对不平衡的村庄进行了有效的管理。

参考文献