土工合成材料

7土工合成材料〔Geosynthetics〕〔1〕定义7.1概述——或称土工聚合物，是土木建筑工程中以高分子聚合物为原料制成的各种人工合成材料的总称。〔2〕高分子聚合物高分子聚合物是由一种或几种低分子化合物通过化学聚合反响，以共价键结合而形成的高分子化合物。其分子量一般大于5000，其力学性能和加工性能与分子量的平均值及其分布有关。〔3〕常见聚合物及其名称1●性能——塑料、纤维和橡胶●分子主键结构——线形、支化和网状聚合物〔5〕土工合成材料的特点〔4〕聚合物的分类27.1.1土工合成材料分类〔1〕土工织物〔3〕土工特种材料〔4〕土工复合材料〔2〕土工膜：吹塑、压延、涂敷等织造型：编织、平织、针织非织造型：热粘、化粘、机粘土工格栅、土工带、土工网土工石笼、三维网垫等土工格室、土工管、土工模袋复合土工膜：膜与织物相复合复合防排水材料：排水防水材料3土工织物加固4土工织物衬垫保护5土工织物反滤放置于土工排水网或砾石之上，用于渗滤液收集层6土工膜用于垃圾填埋场防渗7土工格栅89土工格栅用于斜坡上10土工排水网11土工排水网通过其通道输送液体和气体12土工排水网土工排水网用于渗漏检测层13土工复合排水网土工网土工织物14用于复合排水网的芯材还可以是以下形式土工垫尖头板1516有纺土工织物无纺土工织物膨润土●GCL膨润土垫17GCL用于垃圾填埋场封场187.1.2土工合成材料的性能7.1.2.1物理性质〔1〕单位面积质量G〔2〕厚度δ〔3〕孔隙率n〔4〕孔径O197.1.2.2力学性质〔1〕抗拉强度与伸长率〔2〕梯形撕裂强度〔3〕握持拉伸强度〔4〕摩擦试验强度〔5〕拉拔试验强度〔6〕压缩性〔7〕蠕变性〔8〕其他207.1.2.3水力性质〔1〕渗透性：渗透系数、透水率、导水率〔2〕等效孔径D95●透水率●导水率——土颗粒通过材料孔隙的最大孔径。217.1.3土工合成材料的主要功能〔1〕滤层作用〔2〕排水作用〔3〕加筋作用〔4〕隔离作用〔5〕防护作用〔6〕防渗、隔水和封闭作用227.1.4工程应用〔土体加固〕〔1〕加筋挡墙23〔2〕加筋土坡24〔3〕软土地基堤坝基底加筋25〔4〕建筑物地基加筋垫层267.2加筋土机理〔1〕加筋原理〔摩擦加筋原理〕2728〔2〕等效围压原理和似粘聚力原理297.3加筋挡墙及其设计原理7.3.1概述〔1〕筋带式和满铺包裹式加筋挡墙30〔2〕加筋挡墙受力分析及加筋原理31〔3〕潜在破裂面〔4〕设计计算内容●筋土相对滑动1〕内部稳定性●筋材拉断●地基稳定性2〕外部稳定性●水平抗滑稳定●抗倾覆稳定32〔5〕加筋挡墙的结构类型337.3.2加筋挡墙设计要点〔1〕断面型式7.3.2.1加筋挡墙设计主要内容34〔2〕填料〔3〕筋材〔4〕墙面板〔5〕墙面板根底〔1〕土压力计算7.3.2.2内部稳定性分析〔7-6〕3536〔2〕加筋布置的间距〔抗拉断〕●筋材水平拉力〔7-7〕1〕满铺式加筋挡墙筋材竖向间距2〕筋带式加筋挡墙筋材竖向间距〔7-8〕●竖向间距373〕筋材容许抗拉强度〔7-9〕〔7-10〕〔4〕加筋锚固长度〔抗拔出〕●筋材水平拉力〔7-13〕●筋材水平抗拔力折减系数：38〔5〕筋材总长度●主动区加筋长度〔7-12〕●包裹长度L0＝Sv+1.2m●总长度〔7-11〕39〔1〕抗水平滑动稳定性7.3.2.3外部稳定性分析〔2〕抗倾覆稳定性〔3〕地基承载力校核〔4〕抗深层圆弧滑动稳定性407.4堤坝软基加筋7.4.1概述〔1〕基底加筋土垫层〔2〕加筋土垫层的作用●增强基底抗拉力●改善软基浅部的位移场和应力场，均化应力分布7.4.2堤坝软基加筋设计分析●地基承载力缺乏41●整体破坏●弹性变形型42●拉拔锚固型●坝坡水平滑动437.4.2.1加筋堤的承载力分析〔1〕分析方法：Rowe理论44〔2〕极限承载力〔刚性根底〕〔7-15〕〔3〕等效根底宽度●根底边缘堤坝坡高〔7-16〕●等效根底宽度〔7-17〕45〔4〕均布压力〔7-18〕46〔5〕基底压力〔7-19〕〔6〕计算步骤和结果修正●根据的B、n、cu假定堤高，计算极限承载力和基底压力●计算极限堤高Hc●极限承载力和极限堤高的修正●容许承载力〔7-20〕〔7〕承载力要求〔7-21〕47〔8〕筋材要求〔7-22〕●根底垫层中的最大拉力〔7-23〕〔7-24〕●平安系数增大值487.4.2.2堤坝整体滑动分析〔1〕计算公式〔7-25〕49〔2〕最危险滑弧〔3〕计算目的和步骤●计算无加筋堤坝地基稳定性●计算加筋的总抗拉力〔7-26〕507.4.2.3其它情况分析〔1〕图7-15c：加筋材料拉伸模量缺乏〔7-27〕51〔2〕图7-15d：加筋材料拔出〔7-28〕52〔3〕图7-15e：边坡水平滑动〔7-29〕537.5建筑物地基加筋7.5.1概述〔1〕作用〔2〕效果547.5.2设计计算〔1〕设计目的〔2〕设计方法：荷载比法〔3〕加筋地基破坏机理〔4〕加筋地基承载力●天然地基承载力●筋材张拉提供的承载力〔5〕承载比〔R〕〔6〕设计思路55〔7〕拉力计算和加筋材料强度的选取●加筋条带●土工织物和土工格栅●筋材模量5657〔8〕抗拔力计算与筋材宽度确实定〔9〕加筋层的布置★满铺式★筋带式●抗拔力●验算公式●间距●层数≤3层58参考资料：[1]中华人民共和国交通部.JTJ/T060-98公路土工合成材料试验规程[S].北京:人民交通出版社,1999.[4]周志刚,郑健龙.公路土工合成材料设计原理及工程运用[M].北京:人民交通出版社,2001.

[5]徐又建,李希宁,孟祥文.水利工程土工合成材料应用技术[M].郑州:黄河水利出版社,2000.

[2]中华人民共和国交通部.JTJ015-91公路加筋土工程设计标准[S].北京:人民交通出版社,1991.[3]中华人民共和国交通部.JTJ/T019-98公路土工合成材料应用技术标准[S].北京:人民交通出版社,1999.59〔1〕了解土工合成材料的分类、性能、功能和应用；〔2〕掌握加筋作用机理；〔