基础工程 6土工合成材料

1、基础工程Foundation Engineering大连大学建筑工程学院主讲教师：肖丽萍第6章 土工合成材料(Geosynthetics) 6.16.1概述概述6.26.2加筋的作用机理加筋的作用机理6.36.3加筋挡墙及其设计原理加筋挡墙及其设计原理6.46.4堤坝软基加筋堤坝软基加筋6.56.5建筑物地基加筋建筑物地基加筋6.1概述n土工合成材料土工合成材料是以聚酯（PET），聚酚胺（PA），聚丙烯（PP），聚丙烯睛（PAN），聚氯乙烯（PVC）等高分子聚合物和玻璃等为主要原料制成的一种新型的工程材料，应用于岩土工程，曾称为土工聚合物或土工织物，现统一称为土工合成材料（Geosynthet

2、ics）。n特点特点：质轻、高强、弹性好、耐磨、耐酸碱、不易腐烂、不易虫蛀、吸湿性小。在阳光照射下易老化，但埋置于地下，并采用防老化措施后可满足工程应用的要求。n应用领域应用领域：水利、铁路、公路、建筑等。6.1.1土工合成材料的分类 n按制造工艺和工程性能分：（1）土工织物（Geotextiles）；（2）土工隔栅(Geogrids)；（3）土工网格(Geonets)；（4）土工膜(Geomenbranes)；（5）土工复合材料(Geocomposites)；（6）其他如土工膜袋，土工格室，土工席垫，加筋条带等 。6.1.2土工合成材料的性能 （1）物理性质重；单位面积质量；厚度（2）力学性

3、质抗拉强度；撕裂强度；握持拉伸强度；摩擦试验强度；拉拔试验强度；压缩性；蠕变性；其他强度试验。（3）水力性质渗透性；等效孔径n土工合成材料应用技术规范(GB 502901998)n公路土工合成材料试验规程(JTJ/T 0601998)HDPEHDPE单向塑料土工格栅单向塑料土工格栅 以高密度聚乙烯（HDPE）为原料，经塑化挤出板材、冲孔、加热、拉伸而成。通过拉伸使得原来分布散乱的链形分子重新定向而呈线性状态，充分提高了格栅的抗拉强度和刚性。将其铺设在土壤中，通过格栅网孔与土体之间的咬合和互锁作用，构成了一个高效的应力传递机构，使局部载荷能迅速有效地扩散到大面积的土体中去，从而降低局部破坏应力，

4、提高工程使用寿命。 适用于修建公路、铁路以及江河湖海岸边的加筋挡土墙、堤坝、桥面、陡坡及土工格室等工程。其作用是可提高挡土墙或堤坝的承载力，延长使用寿命，减少占地面积，缩短工期，降低造价，减小维修费用。玻璃纤维土工格栅玻璃纤维土工格栅 玻纤格栅是选用优质增强型无碱玻纤纱，利用国外先进经编机织成基材，采用经编定向结构，充分利用织物中纱线强力，改善其力学性能，使其具有良好的抗拉强度，抗撕裂强度和耐蠕变性能，并经过优质改性沥 青涂覆处理而成的平面网络状材料。n特点 强度高、伸长率低、耐高温、模量高、重量轻、韧性好、耐腐蚀、寿命长。n用途 1. 旧沥青砼路面，加筋增强沥青面层，防治病害。 2. 水泥砼

5、路面改建复合式路面，抑制板块收缩等引起反射裂缝。 3. 道路拓改工程，防治新老结合部及不均匀沉降而造成裂纹。 4. 软土基加筋处理，利于软土析水固结，有效抑制沉降，均匀应力分布，增强路基整体强度。 5. 新建道路半钢性基层产生收缩裂缝，加筋增强防止基础裂纹反射而引起的路面裂缝。双向塑料土工格栅双向塑料土工格栅n应用领域： 1.适用于各种公路、铁路、机场的路基增强路面增强。2.适用于大型停车场和码头货场等永久性承载的地基增强。3.适用铁路、公路的边坡防护。4.适用的涵洞增强。5.适用于单向拉伸土工格栅增强后的土坡的二次增强，进一步增强土坡，防止水土流失。6.矿山、坑道加固。n工程实例：兰武铁路

6、许平南高速 双向拉伸塑料土工格栅的外观近似正方形的网络状结构，它是用聚丙烯为主要原材料，通过挤出、然后再纵向、横向拉伸形成的一种高强度土工材料。该材料在纵向和横向上有很大的拉伸强度，被广泛应用于软基加筋处理。单向塑料土工格栅单向塑料土工格栅 单向拉身伸塑料土工格栅是一种以高分子聚合物为主要原料，加入一定的防紫外线、抗老化助剂，经过单向拉伸使原来分布散乱的链形分子重新定向排列呈线性状态的高强度土工材料。大大优于传统的或现有的加筋材料，是非常理想的土木工程加固、加筋增强体合成材料。 应用领域：应用领域：1、单向拉伸塑料土工格栅是一种高强度结构材料，适用于高速公路、市政道路、铁路、飞机跑道等路基增强

7、。2、适用于江河海坝的堤坝增强。3、适用于果园、菜地、牲畜、土地等的围栏，使用安全方便、且利于拆装，美观大方。4、适用于高速公路、市政道路、铁路、飞机跑道、江河海岸边的加筋土挡墙的加筋工程。高强聚酯纤维土工格栅高强聚酯纤维土工格栅 采用高强涤纶纤维或丙纶纤维为原料，经过经编定向织造，经特殊工艺浸胶涂敷处理而成。性能与特点：性能与特点：1、具有极高的抗拉强度2、延伸率较小3、耐侵蚀、耐老化4、与基料有较强的咬合力5、质量轻、有排水作用应用：应用：1、公路、铁路、市政道路等各种道路软土路基加筋增强，能有效地提高路基的强度，延缓道路的反射裂缝。2、水利工程中的堤坝、河道的加筋、隔离，加固软土基础，增

8、强其防护能力，提高基础的承载力和稳定性。3、用于路堤边坡加筋、挡土墙加筋，增强整体强度。钢塑复合土工格栅钢塑复合土工格栅 钢塑加筋土工格栅是由钢塑加筋带经新颖工艺复合而成, 由于此产品表面延压成具有规则的粗花纹, 铺设于换填土层中承受了巨大的抗应力和与填土之间的摩擦力, 整体上限制了地基土的剪切, 侧面挤出及隆起, 由于加筋土垫层的刚度较大, 有利于上部基础荷载的扩散并较均匀地传递, 分布到下卧软土层上, 较好地提高了地基的承载力, 由于加筋土垫层的作用, 加大了压缩层范围内地基的整体刚度, 有利于调整地基的变形, 使用了钢塑加筋土工格栅而形成的加筋土复合垫层属于柔性结构物, 能很好地吸收地震

9、的能量, 故其抗震性能好。HDPEHDPE土工膜（防渗膜）土工膜（防渗膜）n高密度聚乙烯原生树脂，经三层共挤技术制成。n应用：应用：1、环保，环卫（如生活垃圾填埋场，污水处理，有毒有害物处理场，危险品仓库，工业废弃物，建筑及爆破垃圾等）2、水利（如江河湖泊水库堤坝的防渗、堵漏、加固、水渠的防渗、垂直芯墙，护坡等）3、市政工程（高速公路、地铁，建筑物的地下工程和屋顶蓄水池，屋顶花园的防渗，污水管道的内衬等）4、园林（人工湖，池塘，高尔夫球场的水塘底衬，护坡等）5、石化（化工厂，炼油厂，加油站的储油罐防渗，化学反应池，沉淀池的内衬，二次衬层等）6、矿业（洗选池、堆浸池、堆灰场、溶解池、沉淀池、堆场

10、、尾矿的低衬防渗等）7、交通设施（公路的基础加固，涵洞的防渗）8、农业（水库，饮用水池，蓄水塘，灌溉系统的防渗）9、水产养殖业（鱼塘，虾池的内衬等） 其他设施的防渗，防腐，防漏，加固，渗滤液的收集。临时性容器结构，特殊构件的预制等。聚酯长丝土工布聚酯长丝土工布n 具有强度高、抗穿刺能力强。耐酸碱、抗腐蚀、抗微生物、耐老化。具有优越的透水性、过滤性、保土性、起到隔离、排水过滤、防护的作用。成本低、价格优、施工简单、使用方便。塑料安全防护格栅塑料安全防护格栅n塑料安全防护格栅是以聚乙烯为主要原料，同时添加了抗老化剂（UV）并经过塑化而成。它具有强度高，耐老化，轻便柔软等特点。n产品特点：产品特点：

11、n主要用于公路工程、铁路工程、市政工程、绿化工程、庭院栅栏等。复合土工格栅复合土工格栅n复合土工格栅是土工格栅和土工布的复合。n产品特性：产品特性： 具有抗拉强度高，延伸率小，纵横向变形均匀的特点。同时具有较高透水性，反滤性和耐磨性优良。n工程应用：工程应用： 1、用于公路、铁路、机场等路面的增强。 2、用于旧路面（沥青路面、水泥混凝土路面）的维修、拓宽等。 3、用于路基增强。 土工布土工布n主要有短纤针刺非织造土工布和裂膜丝机织土工布。n可广泛用于铁路、公路、运动馆、堤坝、水工建筑、遂洞、沿海滩涂、围垦、环保等工程。n特点特点良好的透气性和透水性透水性，有效截留砂土流失。 良好的导水性，可在

12、土体内部形成排水通道，将土体结构内多余液体和气体外排。 增强土体的抗拉强度和抗变形能力，增强建筑结构的稳定性，以改善土体质量。 有效的将集中应力扩散，传递或分解，防止土体受外力作用而破坏。 防止上下层砂石、土体及混凝土之间混杂。且网孔不易堵塞。耐腐蚀耐腐蚀以丙纶或涤纶等化纤为原料，耐酸碱，不腐蚀，不虫蛀，抗氧化 施工简单重量轻，使用方便，施工简单复合土工膜复合土工膜n功能：功能： 防渗、隔离用途：用途：土工坝、堆石坝、砌石坝和展压混凝土坝； 堤、坝前水平防渗铺盖，地基垂直防渗层； 尾矿坝、污水库坝身及库区； 施工围堰； 渠道、蓄液池（坑、圹）； 废料场； 地铁、地下室和隧道、隧洞防渗衬砌; 公

13、路、高速公路、铁道的路基； 路基及其它地基盐渍防治； 膨胀土和湿陷性黄土的防水层； 屋面防漏 产品：产品：两布一膜（防渗膜的两面加有防护用的土工布） 一布一膜（防渗膜的一面加有防护用的土工布） 幅宽：幅宽：46米 经编复合土工布经编复合土工布n是以玻璃纤维（或合成纤维）为增强材料，通过与短纤针刺无纺布复合而成的新型土工材料。 其最大特点是经线与纬线的交叉点不弯曲，各自处于平直状态。用捆绑线将两者捆扎牢固，可全面较均匀同步，承受外力，分布应力，且当施加的外力撕裂材料的瞬时，纱线会沿初裂口拥集，增加抗撕裂强度。 n特性 ：高抗拉强度，低延伸率，纵横向变形均匀，抗撕裂强度高，耐磨性能优良，透水性高，

14、反滤性强。 n工程应用 1. 挡土墙、道路边坡、水库堤坝、土石围堰、隧道、排水沟的反滤防护。 2. 道路边坡、路基、沿山道路背山护墙背面、铁路道砟下层、高速公路路基和路面之间的排水 。 3. 建筑围堰、码头、防坡堤软土与块石的隔离，垃圾填埋场场底与防渗层的隔离保护，垃圾填埋场滤料与垃圾之间的隔离，柏油路面与路基的隔离与路面增强。 4. 公路与铁路等边坡分层加筋排水，回填路基与堤坝的排水加筋。 5. 人工湖、河道、水库等防渗工程中防渗层的保护等。 6. 景观绿化工程等基层与绿化种植层的隔离。 7. 软地基的排水、加筋增强路基的承载力。防水板防水板n产品介绍：产品介绍：PE、EVA、ECB防水板是

15、新型防水材料采用高分子合成，具有抗渗性能好，抗断裂强度高，操作方便、易于掌握等特点。同时还具有较好的耐高温、低温的性能及优异的耐老化性，以适应使用期的温度变化。n应用领域：应用领域：已广泛用于各种屋面、地下、水池、水渠、隧道、核电、煤矿及水库、大型垃圾场、水坝的防水渗漏工程。 n工程实例：工程实例：乌鞘岭隧道 北京地铁 太长七标 土工网土工网主要应用在软基处理、路基增强、边坡防护、桥台加固、以及海岸边坡防护、水库库底加固等工程。 在道路边坡上铺设土工网，可防止岩块滑落，避免对人或车辆造成危害； 用土工网包裹住道渣，可防止道渣流失和路基变形，提高路基稳定性； 铺设土工网可加固路面，防止反射裂缝的

16、发展； 土工网作为挡土墙体填土中的加筋材料，可分散土体应力，限制侧向位移，增强稳定性； 用土工网制成石笼用于堤坝、岩石表面的防护，可防止侵蚀、避免塌方、和水土流失。 土工格室土工格室n是由聚乙烯塑料制成的片材经高强度超声波焊接而成的三维网状结构材料，它利用当地材料（沙子、碎石子、泥土等）作为填充材料，形成通用结构的组合材料，实现较高的承载能力，既可形成稳定的路基，又可在上植草，绿化稳定边坡。n目前在广西洛湛铁路、京珠高速、济邵高速、浦南高速、扎南高速等工程中得到广泛使用。 膨润土防水毯膨润土防水毯GCLGCL 上层为无纺布、中间为经过处理的天然钠基膨润土、底层为土工纤维布。 n用途作用： 主要

17、应用于环境工程中的废弃物填埋场、地下水库、地下基础设施建设等工程中，解决密封、隔离、防渗漏问题，效果好，抗破坏性强。n防水机理 天然钠基膨润土具有高膨胀性，当膨润土防水毯遇水后，其中的钠基膨润土吸水膨胀，在受到一定挤压力（来自基底、临时保护层、回填土以及防水毯内部纤维拉力等）作用下，分子之间发生穿插排列，内部空隙缩小，形成致密的凝胶结构层，水分子无法透过，从而起到防水作用。挤压力越大，致密程度就越高，防水效果就越理想。 聚丙烯工程纤维聚丙烯工程纤维n聚丙烯网状纤维是由聚丙烯树脂经特殊加工与处理制成的一束束互相交织成网状的纤维，它和混凝土基料有极强的亲和力，经搅拌后，因受到水泥砂子的冲击，自动张

18、开，形成一根根的网状单丝或互相牵扯乱向分布纤维，减少混凝土早期的塑性收缩裂级和应力裂级,极大的提高混凝土的抗裂、抗渗、抗冲击性能，增加了混凝土的韧性和耐磨性。PPPP复合拉筋带格栅复合拉筋带格栅n PP复合拉筋带格栅是高分子聚丙烯（PP）生产的高强度条带，经纵、横垂直交接焊接成网络状的土工合成材料产品。主要用于软土地基处理，堤防建设、边坡加固等。n特点：强度高、变形小、耐腐蚀、寿命长、施工方便快捷、成本低，铺充定位平整，尤其可以满足各类永久工程100年以上的使用要求。n应用领域：应用领域：可广泛用于高速公路、铁路、桥台、码头、护坡、渣场等到工程建设中软弱地基的加固、加筋、加强以及挡墙和路面抗裂工程等建设领域。 PVCPVC涂层涤纶土工格栅涂层涤