地基处理新技术8(合成材料加筋土)

1、合成材料加筋土 南京林业大学土木工程学院 邵光辉E-mail：gh_Reinforccd Earth 土的加筋(Soil Reinforcement)是指在软弱土层中沉入碎石桩(或砂桩)，或在人工填土的路堤或挡墙内铺设土工聚合物(或钢带、钢条、尼龙绳等)，或在边坡内打入土锚(或上钉、树根桩等)作为加筋，使这种人工复合的土体，可承受抗拉、抗压、抗剪或抗弯作用，籍以提高地基承载力、减少沉降和增加地基稳定件。 1 土工聚合物1.1 概述 Geopolymer 土工聚合物是由聚合物形成的纤维制品的总称。 土工聚合物在世界上的出现，虽然已经有了100年左右的历史，但应用于土建工程则是30年代末才开始的。

2、首先是将塑料薄膜作为防渗材料应用于水利工程。到50年代末，土工聚合物开始应用于海岸护坡工程。直到70年代，由于无纺织物的推广，土工聚合物才以很快的速度发展起来，从而在岩土工程学科中形成一个重要的分支。1977年在法国巴黎举行第一次国际土工织物会议，会上J.P.Jiroud把它命名为“土工织物”(Geotextile)，并于1986年在维也纳召开的第三届国际土工织物会议上将它称之为“岩土工程的一场革命”。 在60年代中期到70年代末，有纺织物开始在我国应用于河道，涵闸及防治路基翻浆冒泥等工程，80年代初，无纺织物开始在铁路工程上试用，80年代中期，土工聚合物才在我国的水利、铁路、公路、军工、港口

3、、建筑、矿冶和电力等领域逐渐推广。我国的土工聚合物应用1.2 土工聚合物类型 土工聚合物根据加工制造不同，可分为： 1、有纺型土工织物（Woven geotextile） 2、编织型土工织物（Knitted geotextile） 3、无纺型土工织物（Nonwoven geotextile）Geotextile (1)土工膜常见的土工聚合物Geomembrane Specialized Breed Geomembrane Geocomposite Membrane (2)土工格栅Geogrid Uniaxial Geogrid Biaxial Geogrid Geogrid (UX) Geog

4、rid (BX) Fibre Glass Geogrid Steel Geogrid (3)土工垫Geomat (4)土工网Geonet GeonetGeocell（5）土工格室(6)土工塑料排水带Drain wickDrainage 土工聚合物排水体1.3 土工聚合物应用在工程上作用 (1) 排水作用1 土工聚合物 2 塑料排水带 3 塑料管 4 排水涵管 (2) 隔离作用道路工程中路基底部的高强土工织物土工聚合物用于铁路工程 （3）反滤作用护坡工程土坝工程（4）加筋作用用于加固土坡和堤坝 高强度的土工聚合物在路堤工程中有几种可能的加筋用途：(1)可使边坡变陡，节省占地面积； (2)防止滑动

5、圆弧通过路堤和地基土； (3)防止路堤下面发生因承载力不足而破坏 (4)跨越可能的沉陷区等。土工聚合物加固路堤用于加固地基土工聚合物加固地基土工聚合物加固路基 由于土工聚合物有较高的强度和韧性等力学性能，且能紧贴于地基表面，使其上部施加的荷载能均匀分布在地层中。当地基可能产生冲切破坏时，铺设的土工聚合物将阻止破坏面的出现，从而提高地基承载力。当土工聚合物受集中荷载作用时，在较大的荷载作用下，高模量的土工聚合物受力后将产生一垂直分力，抵消部分荷载。 工聚合物铺设在软土地基的表面，由于其承受拉力和土的摩擦作用而增大侧向限制，阻止侧向挤出，从而减小变形和增大地基的稳定性。在沼泽地、泥炭土和软粘土上建

6、造临时道路是土工聚台物最重要的用途之一。作用机理(1)增强垫层的整体性和刚度，调整不均匀沉降(2)扩散应力，由于垫层刚度增大的影响，扩大了荷载扩散的范围，使应力均匀分布；(3)约束作用，亦即约束下卧软弱土地基的侧向变形。用于加筋土挡墙包裹式土工聚合物加筋土挡墙砖面土工聚合物加筋土挡墙砖面土工聚合物加筋土挡墙加筋土挡墙加筋土挡墙加筋土挡墙加筋土挡墙中土工聚合物带与沮凝土面板联结1.4 设 计 计 算土工聚合物作为加筋时的设计(一)地基加固极限承载力 (二)路堤加固 荷兰法的计算模型是假定土工聚合物在和得弧切割处形成一个与滑弧相适应的扭曲，且土工聚合物的抗拉强度S(每米宽)可认为是直接切于滑弧。绕

7、滑动圆心的力矩，其臂长即等于滑弧半径R，此时抗滑稳定安全系数为：故所增加安全系数：2 加筋土挡墙2.1 概 述Reinforced Fill Wall 发展 自Henri vidal首先提出了土的加筋方法，1965年在法国普拉聂尔斯成功地建成了世界第一座加筋土挡墙。1978、1979、1984、1988年分别在澳大利亚的悉尼、美国的匹兹堡、法国的巴黎和日本的福冈召开了“土加筋与稳定技术讨论会”、 “加筋土摩擦系数讨论会”、 “加筋土研究国际会议”和“加筋土理论和实践国际岩土工程讨论会”。法、英、美、口和德国等已制订了加筋土工程的规范、条例和技术指南，而且国际上已成立了“加筋土工程协会”。 70

8、年代末加筋土技术在我国开始应用，1979年云南省田坝矿区贮煤场修建了加筋土挡墙。1982年在武汉召开了我国第一次“加筋土学术研究会”。加筋土挡墙的优点1充分利用材料性能，以及土与拉筋的共同作用，因而使挡墙结构轻型化，其混凝土体积相当于重力式挡墙的(35)。构件全部预制，实现了工厂化生产，不但保证质量，且降低了原材料消耗。2面板的型式可根据需要，拼装完成后造型美观，适用于城市道路的支挡工程。3由于构件较轻，施工简便，除需配备压实机械外，不需配备其它机械，施工易于掌握。4墙面垂直，节省占地面积，减少土方量，施工迅速，质量易于控制，施工时无噪音。5工程造价较低。加筋土挡墙面板薄，基础尺寸小。当挡墙高

9、度超过5m时，与重力式挡墙相比可降低造价(2060)，且墙越高经济效益越佳。6适应性好，加筋土挡墙系由各构件相互拼装而成。具有柔性结构的性能，可承受较大的地基变形。7加筋土挡墙这一复合结构的整体性较好，所以在地震波作用下，较其它类型的挡土结构稳定性强，具有良好的抗震性能。加筋土挡墙结构设计计算的有关问题 加筋土挡墙设计一般从加筋土挡墙的内部稳定性和外部稳定性两方面考虑。 (一)加筋土挡墙的内部稳定性计算 目前比较有代表性的理论，可归纳成两类：整体结构理论(复合材料)和锚固结构理论。 (1)土压力系数计算(2)土压力计算加筋土挡墙在自重应力和其他荷载作用下，深度zi的垂直应力为：墙后填土面水平： 墙后填土面倾斜： hl挡墙上填土换算成等代均匀土层厚度(m) 路肩式挡墙（填土水平） 路堤式挡墙（填土倾斜） 当抗震验算时，加筋体深度zi处土压力应力增量按下式计算：因而作用于挡墙上的主动土压力Ei：墙后填土面水平： 墙后填土面倾斜： 当考虑抗震时： (3)拉筋断面和长度拉筋所受拉力可分别按下列各式计算： 考虑抗震时： 所需拉筋断面积为： 计算抗筋断面尺寸时，在实际工程中还应考虑防腐蚀所需要增加的尺寸。 每根拉筋在工作时还有被拔出的可能，因此尚需计算拉筋抵抗被拔出的锚固长度量L1i：墙后填土面水平：墙后填土面倾斜：拉筋的总长度可按下式计算：(