堤防工程土工合成材料应用技术七

堤防工程土工合成材料应用技术(8)简介：千百年来，在水利工程中，人们广泛采用的材料主要是木、竹、土、石等天然材料以及一些金属材料，但它们都有一些固有的缺陷，例如性能单一，质量大，寿命不长，价格昂贵等，故不能全面满足工程的特定需要。同时天然材料毕竟数量有限，而且不少天然植物材料如过分利用还会影响自然界的生态平衡，破坏人们赖以生存......关键字：堤防工程土工合成材料应用第三节隔离功能一、隔离作用隔离是指在两种物理力学性质不同的材料之间铺设土工合成材料，使它们不互相混杂。例如将碎石和细粒土隔离，软土和填土之间隔离等等。隔离可以为工程带来许多预期的良好效应，举简例说明如下：(1)通过隔离层，引起应力扩散作用，使地基土的沉降量得到一定程度的均化。(2)隔离提供排水面，加速地基土固结，使承载力提高。(3)隔离层起整体性作用，可使要求的地基粗粒料支持层的厚度减少，节约建筑材料。(4)地基中有部分软弱区域，或有小范围洞穴，铺隔离层有架桥作用，以掩盖和减弱洞穴区或软弱区的影响。(5)在地下水位较高的地基中，隔离层可以切断毛细水上升，防止盐碱化，或减弱冻胀。(6)道路基床中，隔离是防治翻浆冒泥的有效措施。(7)隔离层还起一定的保温作用。前面已经谈过，一种土工合成材料常具有多种功能。利用它作为隔离层，更能说明这一特征，在水利工程中，经常遇到的是水流从土体中通过，有时要穿越颗粒粗细不同的土层，或从土体中流出。因此，应用于隔离的材料除要求有一定的强度外，还需要有足够的透水性，让水流畅通，避免引起过高的孔隙水压力；有足够的保土性，防止形成土骨架的土粒流失，保证土体稳定性；堤坝坡防护层下的土工织物垫层要保护垫层下的土体不被冲刷带走，实际上也起到隔离作用。由此看来，隔离功能往往不是单独存在的，它常与排水、反滤，甚至防护功能连系在一起，难以截然分开。本节中所述的隔离作用主要侧重于那种用于持力层，因而对材料的抗顶破和刺破能力特别需要关注。二、材料及其应用举例用于隔离的土工合成材料应以它们在工程中的用途来确定。应用最多的是有纺和无纺土工织物。如果对材料的强度要求较高，有时还要求以土工网或土工格栅作为材料的垫层。当要求隔离防渗时，则需要土工膜或复合土工膜。水利工程中要求隔离的实例很多，兹举典型的如下：(1)堤坝粘土心墙和斜墙上下游的过滤层。充堤(2)秃侨堤坝排水阔体与坝体瓦的隔离层平。爹浆(3伐)秆岸坡防爬护层下的朝垫层以及榴地基上填寺筑粗粒料羊时的界面轧隔离层等什。市术为了重点魂阐明隔离扶层的受力房状态，可电以休图纺2-柿7镜作示意性俊解释。沸图熊2-7(尼a凑)伟为在粗粒良土上覆盖笔细粒土，残并有荷载闲作用；爽图矿2-7(旗b誉)协与胆图岂2-7(尤a站)胸相反，为糖在细粒土跌上填筑粗仪粒土；纺图威2-7(棚c岁)芳则既有粗昨、细粒土羽的相邻，总又有渗流族运动；歼图晌2-7(晚d稠)驰则是在两嚷种不同界乐面处有孔狭穴存在。缎在这几种奸情况中，促明显看出始，在标有售号绝码搞“亏1封”解处，隔离判材料在粗接粒土的孔欠隙部位或戚两种材料壶界面的孔运穴部位将初受到来自屿受压软土议的挤顶作痛用，为此袖，要求隔尖离材料必答须有足够膝的抗顶破崇能力；在诞标有号殿码紫“群2载”闸处，隔离奏材料则将笨受到由粗菜土粒棱角拨施加的穿柔刺力，故川隔离材料胀还应有抵威抗刺破的载能力。枪三、工程泊设计要点宿副设计及验疏算的内容扑应根据隔雷离层预计抛的工作条孝件来确定盛：蓬盗(旷一气)数扇非持力层幅情况泛隔离层不龙要求承受底施工应力搭以外的较撒大荷载，完不需要按呈受力部件概来考虑，文则按本节弊中们“世反龄滤其”伞和丈“补排捧水乖”肯两段所述方要求来选攀择隔离材竭料即可。顾图夫2-7巩叹土工合成服材料的隔晚离作用蒙(a厚)慰碎石地基层；梁(b浴)蜓软悼基港(钳无渗葬水异)恰；勿(c址)沫软涌基长(惕有渗女水摊)饭；盈(d欧)誓裂缝地条基统1纷—雪顶坡悟；旷2身—读刺破为鹊(奋二芝)羊字持力层情涨况唇炕如拍图慰2-掘7趟所示情况柏，受上覆抛荷载作用番，隔离材可料有抵抗姥顶破和刺助破的要求墓，则除满气足反滤和桶排水准则选，还需要味对其进行补力学分析渠。由于力挠学分析雅与而Mull妻e从n耐胀破试验樱及谁CB隆R霞顶破试验缴紧密相连题，因此有钢必要在这威里先简单优介绍这两亦种试验的摸情况。膀灰芳1哥.恭胀破和顶夫破试验阵罚鸭(1)M磁ulle蝴n游胀破试验这。这个试缺验是为了夕模拟土工俩织物铺在仿凹凸不平霉的层面上姨受到挤压池，评价其布强度而设为计的。所辰用仪器如咬图赵2-姿8剩。环形夹衰具中间为模一可扩散请的薄脂膜回(怪加筋的人乎造橡佩胶积)叛。试验时缠将土工织狭物试样覆槽盖在薄膜猴上，用环病形夹具将贴其夹紧，战然后开动渗机器加液艺压，使薄问膜连同土咏工织物同沟时鼓胀，吧直到织物怎被胀裂，隔将胀破压导力扣除使瓶薄膜扩张洗至胀裂状盘态所需的蝴压力称胀计破强度或钱顶破强度菠。孔固份(2)C柜B鹿R脉顶破试验影。这个试恋验是为模晚拟粗粒石腿料对土工醋织物的顶渠压作用，松评价其强全度而设计封的。试验练所玉用累CB农R耻试验仪如筑图塔2-晌9历。试验方淘法是将土贺工织物试底样紧夹在疾图耗2-8(驶a杆)近的环形夹框具中，然窄后用昼图消2-8(枝b就)扮中直径介为杆50m垮m顷的态CB剃R副仪的圆柱羊顶压杆在旁织物胞图摸2-8涉Mull拿e获n渐胀破试验泉l飘—拿薄膜足；柔2弊—合环形夹具职；萍3财—倒液压草图悲2-9患CB愿R罩试验仪勉1韵—丰织物侮；垃2那—距夹具呈；碎3泳—御顶压杆鼠；排4鲜—悉百分表枕；纺5愧—垃应力环采；扯6塞—琴托盘追平面垂直欠向以一定受速率顶向清织物，直盲至试样被闻顶破，顶冷破过程中栗的最大顶械压力称顶衬破强度或崖刺破强度夫。抢尿邪2迁.骆力学分析衬洪窜(1法)艺顶破强度匙分析。针找对权图贷2-1扔0谣的情况研休究在两个疯相邻大颗牧粒下铺有球土工织物找时，孔隙稀空间想处的土工堂织物受到着基土的反际力作用的默情况。受逝力条件帐与羞Mull牌e听n誉试验相似骄，假设大大颗粒的平庭均粒径茧为恳d5丝0璃、颗粒与滔土工织物比的平均接匆触面直径缺为愧d烈c苏，则根据往接触面周蜡边晒(许假设图中蒸段变形后分呈半球秘形厘)茄单位长度享上的拉力零和钥Mull尚e披n驶试验达到鄙顶破强侵度桨P宪M锁时周边单咐位长度上跨的拉力相臂等的条件挺，并考虑到一定的安所全系学数良F能s吓(每至少捏为芹3涨)阿，可以得山到要求的耳顶破强度吃如下：PM=Fs[（d50-dc）/dM]qu(2-13)滨图抬2-10跨房土工织物牌顶破与刺更破分析拨式中娘：络d均M扑为传Mull献e提n窃胀破仪的熊直径鸽；重q伴u偏为地基土尿的极限承越载力，可份借土力学矮一般方法瘦计算。奋海故用作鸣隔离的土得工织物茧的吵Mull隐e鸦n病试验的顶绞破强度应笨不小于按御式层(2-1雅3艘)垦算得的数挠值。磨松概有的学者奸建舌议糟d假c仿取值如下嘴：趣楚带棱角颗斥粒潮谅墓d程c品＝三（间1/壁4花）错d脏50述醉圆钝颗盲粒园偏追皇d凶c仔＝梦（膛1/太2般）伏d桃50番惧(2谜)宫刺破强度疼分析。仍碌按抽图捉2-1眨0首，晕段的顶刺气情况佣与斜CB彼R株试验的相鼠似。同样剖，按两种满情况接触杂面周边径炼向拉力相尊等，且考列虑一定的折安全系辽数别F教s菌(槐至少离为趋3隆)并，可得浮到析CB渴R安刺破