土工合成材料课件

土工合成材料测试、应用与标准

（上海市检测工程检测行业协会）

CTAG

中国土工合成材料工程协会

SIDRI

上海勘测设计研究院工程检测中心

白建颖2010.7目录一、土工合成材料发展概况发展、基本功能、原材料及产品类型二、标准与规范应用技术标准，测试标准，产品标准三、性能与测试工程应用中质量控制常规检测项目；材料质量检测所依据的测试的方法与标准（一）中国土工合成材料发展概述一、概述土工合成材料名称由来：土工合成材料（geosynthetics）是一种新型的岩土工程材料。是以高分子聚合物，如塑料、纤维、橡胶等为原材料制成的各种类型产品的统称。置于土体内部、表面或各层土体之间，发挥加强或保护土体的作用。早期产品主要是透水的土工织物（俗称土工布）和基本不透水的土工膜以及组合产品，所以称为：土工织物、土工膜和相关产品。随着工程建设需要和制造技术发展，产品种类不断扩展，1994年在新加坡召开的第5届国际土工合成材料学术讨论会议上正式确定为：土工合成材料。发展简史以天然植物作为岩土工程材料，已经有几千年的历史。如：茅草作为土的加筋材料，在我国北方的大部分地区仍在沿用。荷兰在水利工程上，大量利用柳条加固堤防，防止冲刷。但天然植物易于腐烂，不能耐久；金属容易锈蚀；到20世纪30年代，塑料、合成纤维和合成橡胶问世。土工合成材料随化学工业聚合物的发展和工程拓展而兴起，其应用技术则依赖于岩土力学基本原理。创始人之一吉劳德教授（Dr.Giroud.J.P.）曾誉为“可能是岩土工程历史上的一次重要革命”。一、概述发展简史土工合成材料开始应用的确切年代已难以考证。只能从部分早期有里程碑意义的工程事例中知其大概；上世纪30年代，聚氯乙烯土工膜已被应用游泳池防渗；1953年美国垦务局开始用聚乙烯膜于渠道防渗；前苏联也较早地在渠系上铺设设低密度聚乙烯膜；1958年美国佛罗利达州在海岸块石护坡下展铺土工织物作反滤护垫，至今被认为是近代史土工织物应用的发端。1952~1953年荷兰遭遇特大风暴，造成重大生命财产损失，灾后启动著名的三角洲工程，这个项目动用了大量的早期的土工织物，因此大大推动了土工织物的发展。于1968年，荷兰又开发研制成双层土工织物缝制成的用于护岸的砼模袋。一、概述发展简史1968年法国的罗纳.普朗克（RhonePoulenc）公司首创无纺土工织物，可替代传统的砂砾料用作滤层，

使土工织物的应用领域广为拓展；上世纪八十年代初英人麦瑟（Mercer）发明了以聚合物制成的至今仍为土加筋的最佳材料的土工格栅（geogrid）。七十年代末有了塑料排水带，替代砂井用于软基排水固结。以有纺织物制成的大直径大长度的土工管袋，可容纳疏浚泥沙、淤泥等物，脱水固结，形成连续大体积土管袋，可作岸边的防冲障墙，也可建成河工丁坝、顺坝，以及围垦造地、兴建人工岛。一、概述发展简史八十年代后期，大体积土工包产生，土工包放置在开底船上容纳废弃物、疏浚土料等后封闭，靠GPS定位系统运到指定水域，开启船底投放，修成水下稳定平台、防波堤等，或控制海底侵蚀和建潜坝结构等。为了改善生态、保护环境，各种三维土工网垫相继问世，可用于坡面植草。环保问题的高度重视，不仅防渗用土工膜及应用技术有了很大的改进，也促成了土工合成材料膨润土垫（GCL）的研制成功，GCL结合土工膜构成垃圾填埋场的防渗系统。并逐渐推广到渠道、水池和人工湖等防渗。一、概述

发展简史1998年我国遭受了特大洪水灾害，国家领导人多次批示要在长江防洪抢险和修复堤坝等水利工程中，大量的采用土工合成材料，并取得了良好的效果。

1999年水利部在全国范围内选定了50项水利工程应用土工合成材料的示范工程，进一步推动了我国土工合成材料的应用与发展。

1984年10月中国成立了“土工织物协作网”;1990年中国正式加入“国际土工合成材料学会”（IGS），并成立了“国际土工合成材料学会中国委员会”（CCIGS）;

1995年正式成立“中国土工合成材料工程协会”（CTAG），为国家一级学术组织。

一、概述

发展简史土工合成材料的应用在我国的发展可归纳为四个阶段。（一）自发应用时期早在上世纪六十年代，山东打渔张灌区、河南人民胜利渠即采用塑料薄膜作渠道防渗，后推广用于水池、水库等防漏；1965年辽宁桓仁水电站用沥青聚氯乙烯膜为混凝土支墩坝上游面止裂防漏；1976年江苏长江岸边的江都嘶马以扁丝土工织物结合混凝土块压重，制成软体沉排防治江岸冲塌；这一时期的特点，是个别工程应用该材料，既无一定规格的的产品，也无定型的设计方法，纯属按既往岩土工程经验，群众性自发应用。一、概述

发展简史土工合成材料的应用在我国的发展可归纳为四个阶段。（二）技术引进时期八十年代初，铁科院用杜邦公司赠送的2万平方米无纺土工织物，试用于治理铁道长期存在的翻浆冒泥病害，算是我国采用正规土土合成材料的开端。土工模袋的引进，并由无锡毛纺织染厂将其国产化。1983年又引进了加筋技术和加筋土工格栅。到九十年代中期，自行研究出国产化产品。一、概述

发展简史土工合成材料的应用在我国的发展可归纳为四个阶段。（三）组织建立时期1983年，国际土工织物学会（简称IGS）成立，1994年更名为国际土工合成材料学会（仍简称IGS）。1984年底，成立了“土工织物科技情报协作网”。1986年更名为“土工合成材料技术协作网”（简称CTAG）1995年正式成立“中国土工合成材料工程协会”

(仍简称CTAG)。1990年我国正式成为第6个国家会员，建立了国际学会中国委员会（CCIGS），负责国际上技术交流。1986年至今先后在天津、沈阳、仪征、宜昌、西安、上海召开了七届全国土工合成材料学术会议，2010年将在天津召开第八届。一、概述

发展简史（四）步入标准化时期1998年的特大洪水中，国家领导与各部门领导认识了土工合成材料在防汛抢险中的显著作用；水利部率先编制土工合成材料应用技术规范SL/T225-1998《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》，结束了我国无标准的状态；继后国家标准和铁路、公路、水运的行业技术标准随之发布；产品标准和材料测试标准紧随其后。1998年年底，土工合成材料及技术步入规范化时期。一、概述12345滤层作用

防渗作用

加筋作用

排水作用

隔离作用

6（二）土工合成材料的基本功能（作用）

防护作用

一、概述

（filtration)

材料让液体（水流）顺畅通过的同时，不允许骨架土颗粒随水流流失的作用。

此种功能是保持土体结构稳定性的关键要求。图1-1是利用无纺土工织物建造土坝粘土斜墙过渡层反滤的示意图。图1-1粘土心墙反滤示意图一、概述1滤层作用（drainage)

材料能让水流沿其内部排走的能力。它作为传统排水材料砂砾料的替代料。无纺土工织物、复合排水材料、排水管与塑料排水带有此功能。图1-2是挡墙背部利用无纺土工织物或复合排水材料排除地下水至排水管，再由排水管排走的示意。图1-2挡土墙背后的土工合成材料排水示意一、概述2排水作用（separation)

将两种不同的材料分隔使其不混和的功能。例如：将铁路轨道下道碴碎石和地基细粒土隔开。用于隔离的材料常为土工织物或土工膜。通过隔离可保持介质和结构的完整性和稳定性。图1-3是地基有无隔离层的比较示意图1-3一、概述3隔离作用（reinforcement)

将材料按要求置于土内，依靠材料与周围土之间的界面摩阻力限制土体侧向移动，以增加土体承载力的作用。常见的加筋材料有土工格栅、土工织物和土工加筋带等。加筋主要用于软土地基加固、建造陡坡和加筋土挡墙等。图1-4路基加筋一、概述4加筋作用一、概述5防护作用（protection)

利用合适材料防护岩土体免受环境影响导致破坏的作用。例如在堤坝临水岸坡铺上土工织物来抵抗水流冲刷；将材料铺于道路防止路面的反射裂缝；也用于土体防冻和景观绿化等。常用的防护材料有土工织物、土工模袋、土工网和三维植被网垫等。（protection)

一、概述5防护作用一、概述5防护作用（waterproofing)

利用材料阻隔液（水）体或防止其流失的作用。常用的防渗材料有土工复合膜和GCL等。右图是以土工膜作渠道防渗。一、概述6防渗作用（geosystem)以高强土工织物缝制成袋或长管袋或大体积包裹体，内填土体或废料，或以土工网等扎成的箱笼，内充石块等功能。这类产品有土工袋（geobag）、土工管袋（geotube）、土工包（geocontainer)和土工箱笼（gabion）等。利用它们可以建堤坝、人工岛、结合疏浚围垦土地、岸边防打护以及处理废料垃圾等。一、概述7包容作用（包裹）（geosystem)

长管袋冲填过程中长管袋作防护结构一、概述7包容作用(1)土工织物：有纺土工织物：编织型（平织法、园织法）机织型（平纹法、斜纹法）针织型（经编法、缝编法）无纺土工织物：机械加固型（针刺法）化学粘合型（喷胶法）热粘合型（热轧法）(2)土工膜：（压延型、吹塑型）聚乙烯土工膜（PE）聚氯乙烯土工膜（PVC）氯化聚乙烯土工膜（CPE）（三）土工合成材料的基础类型及其生产应用

一、概述1土工合成材料的分类(3)土工复合材料：复合土工膜复合土工织物复合防、排水材料-塑料排水带、排水软管、水平排水板

(4)土工特种材料：土工模袋、土工格栅、土工格室、土工条带、土工管、土工网、三维植被网、土工膨润土垫（GCL）聚苯乙烯板块（EPS）、排水防水板块一、概述1土工合成材料的分类各类排水材（塑料排水带、滤水管、软式排水管等）一、概述2产品类型及应用范围

最新开发的无纺织物与经编格栅复合成的既能加筋又能排水的加筋土工织物。一、概述2产品类型及应用范围土工特种材料是为工程特定需要而开发的形形色色的产品，名目繁多。用于加筋的土工格栅（geogrid）；一、概述2产品类型及应用范围用于坡面防护、植草和软基加固垫层的土工网（geonet）一、概述2产品类型及应用范围

利用其侧向约束作用以固定散粒土的土工格室（geocell）一、概述2产品类型及应用范围以织物代替模板用于护坡的土工模袋（fabriform）一、概述2产品类型及应用范围由热塑性材料制成的用于防冲和美化景观的三维结构网（mattress）；概述2产品类型及应用范围由热塑性材料制成的用于防冲和美化景观的三维结构网（mattress）；一、概述2产品类型及应用范围

（1）有纺土工织物型产品应用工程中应用较多的是编织型、机织型产品。针织型产品是近年来发展起来的产品，以涤纶长纤和玻璃纤维为主，产品质量较好，可做加筋材料。织造型产品应用较广的工程主要是水利工程，用作防洪抢险及防汛备用物质方面应用量也较大。（2）无纺土工织物型产品应用目前无纺型产品在工程中应用以短纤针刺型为主，尤其以幅宽4m～6m，克重300g/㎡-400g/㎡的产品应用较多。应用范围越来越广，用量也逐年增加，尤以水利工程中用作滤层的用量较多，其次是公路、铁路、环保、机场、海岸等各项工程。一、概述2产品类型及应用范围

(3)合成型产品应用合成型产品主要应用于水利、环保等工程中的防渗材料，同时用于软土基础加固及挡土墙加筋材料以及采用土工格室固沙，用三维网植草护坡等。合成型产品在工程中的应用面较广，发展潜力很大。(4)复合型产品应用复合型产品是指两种或两种以上的土工合成材料经加工制造成的产品，常见的有复合土工膜，主要应用于防渗工程；排水带主要应用于软基排水加固；排水软管在环境工程和市政建设中应用较广，在水利工程中也利用解决结构内排水问题；膨润土垫（GCL），目前产量和应用量都较多，主要用于废弃物处理场建造用防渗材料。一、概述2产品类型及应用范围国内用量最大的为扁丝（裂膜丝）织造型土工织物（亦称编织土工布），约占土工织物总量的50%；短纤针刺无纺织物居第二位，占30％-35%；纺粘型无纺织物约占10%；长丝机织和针织土工织物数量较少。一、概述2产品类型及应用范围二、标准与规范

（一）土工合成材料应用技术规范

《土工合成材料应用技术规范》GB50290-1998（修订中）12《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》SL/T225-1998(修订中)3《公路土工合成材料应用技术规范》JTJ/T019-19984《水运工程土工合成材料应用技术规范》JTJ239-20055《铁路路基土工合成材料应用技术规范》TB10118-19991总则——规定了材料的应用范围。2术语和符号——明确各种技术术语。3基本规定——明确材料的各种性能，设计原则和施工检验的规定。4反滤及排水——标准中规定作为反滤材料应具有保土性（防止图颗粒随水流流失），透水性（保证渗流水通畅排走），防堵性（防止土颗粒堵塞织物的孔隙），规定了设计的准则，尤其对于无纺织物的孔径和渗透性的要求比较具体。提出O95≤Bd85;kg≥Aks等设计要求，设计方法和施工要求。设计单位通常根据工程的具体特点，经过计算分析，提出材料的强度、孔径和渗透系数等技术要求，施工单位根据设计提出的技术要求，选择合适的产品用于施工。5防渗；6加筋；7防护等不适用于无纺土工织物

。应用程序——结构形式，计算，设计参数，材料的选择，施工要点二、标准与规范

1土工合成材料应用技术规范GB50290-19981总则2术语和符号3材料及其性能测试4反滤排水5防渗6护岸和防冲7土体加筋与加固二、标准与规范

2水利水电工程土工合成材料应用技术规范SL/T225-1998——均涉及材料的选择，设计参数，结构形式，计算，施工要点1总则2术语和符号3路堤加筋-采用加筋材料，提高路堤的稳定性和承载力。土工格栅，土工网，土工织物等。足够的抗拉强度，刺破强度≥0.5N，顶破强度≥2.5kN，握持强度≥1.2kN,梯形撕裂强度≥0.3kN。4台背路基填土加筋5过滤与排水-采用无纺土工织物，塑料排水板，软式透水管等，用于暗沟、渗沟、坡面防护。6路基防护-坡面防护和冲刷防护。7路面裂缝防治-玻纤网（≥50kN/m），土工织物(≥8kN/m)8施工质量管理及检查验收二、标准与规范

3公路土工合成材料应用技术规范JTJ/T019-19981总则2术语3基本规定4滤层-采用非织造土工织物或机织土工织物，单位面积质量300~500g/m2,抗拉强度不小于6kN/m5加筋垫层-抗拉强度高，延伸率低的土工合成材料。6加筋土岸壁-内河航道护岸和中小型码头岸壁采用加筋材料。7模袋混凝土护坡8充填袋筑堤-采用织造土工织物或复合土工织物9软体排护底-选用土工织物或复合土工织物和加筋带制成，上面加载材料,可采用块石,砂袋,砂肋,混凝土或混凝土连锁快等。二、标准与规范

4水运工程土工合成材料应用技术规范JTJ239-2005《水运工程土工合成材料应用技术规范》JTJ239-2005二、标准与规范

1（二）土工合成材料产品标准

土工合成材料短纤针刺非织造土工布GB/T17638-19982土工合成材料长纤纺粘针刺非织造土工布GB/T17639-20083456土工合成材料长丝机织土工布GB/T17640-2008土工合成材料裂膜丝机织土工布GB/T17641-1998土工合成材料非织造布复合土工膜GB/T17642-2008土工合成材料机织、非织造复合土工布GB/T18887-2002二、标准与规范

1土工合成材料短纤针刺非织造土工布GB/T17638-19981范围规定了产品的分类、规格、代号、技术要求及品质评定、试验方法、检验规则、包装、标志、贮运等。4技术要求及品质评定4.1内在质量评定——基本项和参考项。基本项均为考核项，达到要求为内部质量合格，否则为不合格。基本项指标见表。4.2外观质量评定——逐卷（段）检验，轻缺陷和重缺陷。5试验方法——幅宽、厚度、单位面积质量、断裂强力、撕破强力、等效孔径、渗透系数等参数的测定。6检验规则——分批规定、采样要求、检验项目、检验结果判定7包装、标志、运输与贮存二、标准与规范

1土工合成材料短纤针刺非织造土工布GB/T17638-1998基本项技术要求序号规格1）100200300400500600800

指标项目1单位面积质量偏差2），%-8-8-7-7-6-6-62厚度，mm≧0.91.72.433.64.153幅宽偏差2)，%-0.54断裂强力,kN/m≧2.56.59.5131419255断裂伸长率，%25～1006CBR顶破强力，kN≧0.30.91.52.12.73.247等效孔径O90(095),mm0.07～0.28垂直渗透系数，cm/sK×(10-1～10-3)9撕破强力3)，kN≧0.080.160.240.330.420.460.601)规格按单位面积质量。实际规格介于表中相邻规格之间时，按内插法计算相应考核指标；超出表中范围时，考核指标由供需方协商确定。2）标准值按设计或协议。3）参考指标，作为生产内部控制，用户有要求的按实际设计值考核。二、标准与规范

2土工合成材料长丝纺粘针刺非织造土工布GB/T17639-20081范围规定了长丝纺粘针刺非织造土工布的产品分类、规格、代号、技术要求及品质评定、试验方法、检验规则、包装和标志等。2规范性引用文件3产品分类、规格及代号3.1产品的分类按纤维种类分为涤纶、丙纶、锦纶、乙纶等长丝纺粘针刺非织造土工布，按结构分为普通型和复合型。3.2规格以标称断裂强度表示，幅宽和单位面积质量为辅助规格，按合同规定和实际需要设计。通常分为（kN/m）：4.5，7.5，10，15，20，25，30，40，50等二、标准与规范

2土工合成材料长丝纺粘针刺非织造土工布GB/T17639-20084技术要求及品质评定4.1内在质量评定——基本项和选择项。基本项技术要求见下表。其中第1项—第6项为考核项，第7项—第9项为参考项。选择项包括动态穿孔、刺破强力、摩擦系数、抗紫外线性能、蠕变性能、断裂伸长率等，选择项的标准值由供需合同规定。当需方要求的某些指标不能同时满足时，可由供需双方协商，以满足工程应用中的主要指标为原则，并兼顾其他指标。二、标准与规范

2土工合成材料长丝纺粘针刺非织造土工布GB/T17639-2008基本项技术要求项目指标标称断裂强度kN/m4.57.510152030401纵横向断裂强度,kN/m≧4.57.510.015.020.030.040.02纵横向标准强度对应伸长率，%40~803CBR顶破强力，kN≧0.81.61.92.93.96.47.94纵横向撕破强力，kN≧0.140.210.280.420.560.821.105等效孔径O90(095),mm0.05～0.26垂直渗透系数，cm/sK×(10-1～10-3)其中：K=1.0~9.97厚度，mm≧0.81.21.62.22.84.25.58幅宽偏差，%-0.59单位面积质量偏差，%-51)规格按断裂强度，实际规格介于表中相邻规格之间时，按线性内插法计算相应考核指标；超出表中范围时，考核指标由供需双方协商确定。2）实际断裂强度低于标准强度时，标准强度对应伸长率不作符合性判定。3）第8项~第9项标准值按设计或协议。二、标准与规范

2土工合成材料长丝纺粘针刺非织造土工布GB/T17639-20084技术要求及品质评定4.2外观质量评定——外观疵点分为轻缺陷和重缺陷。每一种产品不允许存在重缺陷，轻缺陷每200m2应不超过5个。5试验方法——幅宽、厚度、单位面积质量、断裂强力、撕破强力、等效孔径、渗透系数等参数的测定。6检验规则——分批规定、采样要求、检验项目、检验结果判定7包装、标志、运输与贮存二、标准与规范

1国家标准2水利部标准345交通部标准铁道部标准其他行业标准（三）土工合成材料测试规范

二、标准与规范

1国家标准《土工合成材料规定压力下厚度的测定第1部分：单层产品厚度的测定方法》GB/T13761.1-2009《土工合成材料土工布及土工布有关产品单位面积质量的测定方法》GB/T13762-2009《土工布梯形法撕破强力试验方法》GB/T13763-1992《纺织品织物拉伸强度断裂强力和断裂伸长率的测定-条样法》GB/T3923.1-1997《土工布及其有关产品宽条拉伸试验》GB/T15788-2005《土工布及其有关产品有效孔径的测定干筛法》GB/T14799-2005《土工布顶破强力试验方法》GB/T14800-1993《土工布及其有关产品刺破强力的测定》GB/T19978-2005《土工合成材料动态穿孔试验落锥法》GB/T17630-1998《土工布及其有关产品无负荷时垂直渗透特性的测定》GB/T15789-2005《土工合成材料-平面内水流量的测定》GB/T17633-1998《纺织品织物胀破性能第1部分：胀破强力和胀破强扩张度的测定液压法》GB/T7742.1-2005…………二、标准与规范

2水利部标准《土工合成材料测试规程》SL/T235-1999(征求意见稿)1.总则2.术语和符号3.测试方法的共同规定4.单位面积质量测定5.土工织物厚度测定6.土工膜厚度测定7.等效孔径试验（干筛法）8.垂直渗透试验9.水平渗透试验10.条样法拉伸试验11.握持位伸试验12.梯形撕裂试验13.胀破试验14.CBR顶破试验15.圆球顶破试验16.刺破试验17.落锥试验18.接缝拉伸试验19.剥离强度试验20.土工膜抗渗试验21.土工格栅拉伸试验22.土工网拉伸试验23.土工带拉伸试验二、标准与规范

3交通部标准《公路工程土工合成材料试验规程》JTGE50-20061.总则2.术语和符号3.试样制备与数据处理4.物理性能试验T1111-2006单位面积质量测定T1112-2006厚度测定T1113-2006幅宽测定T1114-2006土工格栅、土工网网孔尺寸测定5.力学性能测定T1121-2006宽条拉伸试验T1122-2006接头/接缝宽条拉伸试验T1123-2006条带拉伸试验T1124-2006粘焊点极限剥离力试验T1125-2006梯形撕破强力试验T1126-2006CBR顶破强力试验T1127-2006刺破强力试验T1128-2006落锥穿透试验T1129-2006直剪摩擦特性试验T1130-2006拉拔摩擦特性试验T1131-2006拉伸蠕变与拉伸蠕变断裂性能试验二、标准与规范

3交通部标准《公路工程土工合成材料试验规程》JTGE50-20066水力性能试验T1141-2006垂直渗透性能试验（恒水头法）T1142-2006耐静水压试验T1143-2006塑料排水带芯带压屈强度与通水量试验T1144-2006有效孔径试验（干筛法）T1144-2006淤堵试验7耐久性试验T1161-2006抗氧化性能试验T1162-2006抗酸、碱液性能试验T1163-2006抗紫外线性能试验（氙弧灯法）T1164-2006抗紫外线性能试验（荧光紫外灯法）T1165-2006炭黑含量试验（热失重法）

工程材料正确应用于工程结构，首先要掌握其反映工程性能的定量指标，所以需要相应的测试。土工合成材料的性能指标有两方面的用途。指导设计，为设计提出合理的设计指标做事先的准备；质量控制，在材料出厂前和施工过程中，对材料进行性能指标的测试，保证施工用材的质量。三、性能与测试

（一）土工合成材料性能测试目的

一类是单纯表明材料本身的特性，称为基本指标，如材料的比重，产品的厚度,断裂强力，撕裂强力，顶破强力，有效孔径，渗透系数等，它们可作为选料的依据。二类是材料在应用中与周围土体相互作用的反映，称为功能指标。如摩擦系数是材料与周围介质接触面间共同工作的表现；再如土工织物的淤堵特性也取决于周围土体与材料孔径分布间的配合关系。第二类指标它们需要以选用材料结合工程实际土料，在模拟材料预期工况条件下测定。三、性能与测试

1分类-1（二）土工合成材料性能指标及分类

可分为四大类：物理性指标；力学性指标；水力性指标；耐久性指标。各类中具体项目见表4.2-1。有专门要求的应额外设计相应的测试方法。三、性能与测试

1分类-2测试项目测试方法说明物理性厚度用测厚仪在2kPa压力下测厚度尚应测定不同法向压力时的厚度单位面积质量用称质量与量测面积的方法等效孔径用粒料干筛法表示土工织物的表观最大孔径三、性能与测试

2主要测试项目测试项目测试方法说明力学性抗拉强度宽条法，平行拉伸握持抗拉强度部分夹持，平行拉伸夹持面为50×25mm撕裂强度梯形，局部拉伸模拟土工织物边缘有裂口继续抗撕能力顶破强度直径50mm平头刚性杆顶压试样模拟土工织遇坚棱石块等的抗破坏能力刺破强度直径8mm的平头顶杆刺压试样模拟土工织遇尖锐石块等的抗破坏能力胀破强度试样衬膜后施加液压模拟土工织受基土反力时抗张破能力直剪摩擦系数用直剪摩擦仪测定确定材料与土或其它材料的界面抗剪强度拉拨摩擦系数用拉拔仪测定确定材料从土中拔出时的抗力三、性能与测试

2主要测试项目测试项目测试方法说明水力学性垂直渗透系数渗透仪，测垂直于试样的渗透系数测定土工织物的渗透性能平面渗透系数渗透仪，测沿试样平面的渗透系数沿试样平面的渗透性能梯度比GR用梯度比渗透仪测定测定织物长期工作时判别其会不会被淤堵三、性能与测试

2主要测试项目测试项目测试方法说明耐久性抗紫外线用人工老化箱照射试样估计材料受日光紫外线一定时间后性能改变蠕变试样上直接加法码，长期试验估计材料长期受力时的变形特性其它特殊试验（抗酸碱、抗高低温等）根据需要，专门设计试验方法估计不同条件下材料性能改变三、性能与测试

2主要测试项目先抽取样品；再对样品调湿；在调湿好的样品上裁取试样；接着对试样进行专门测试；再对测试数据分析处理，确定最后成果。除专门测试方法以外的其余几项工作（抽样、调湿、裁样和数据处理）是通用的，所以先统一简述要讲一下。三、性能与测试

1取样和样品制备（三）土工合成材料性能测试过程

1）取样如果试验是非破坏性的，我们可对全部产品进行测试，也可抽取一定数量的样品进行测试，视需要和可能而定；如果测试是破坏性的，则只能采用抽取一定数量样品的方法来进行测试。2）抽样从产品中抽取一定数量的样品称抽样。土工合成材料特性测试中的大部分项目是破坏性的，所以采用抽样法取样。关于抽样的方法可见专门的抽样方法标准。要强调一条基本原则，就是要使抽取的样品具有代表性。只有对具有代表性样品的特性测试结果才能用来评价被抽取材料的特性。三、性能与测试

1取样和样品制备3）委托送检委托送检，是检测单位接受委托方送达的样品进行委托方要求的性能检测，所以只对来样负责，并不能对样品所代表的材料负责。如果委托方的样品是按抽样方法标准抽取，那这个样品是有代表性的，用这个样品进行检测所得的结果代表了样品，也代表了被抽检的材料。如果委托方的样品不是按抽样方法标准抽取，那这个样品不具有代表性，用这个样品进行检测所得的结果只代表了样品，但并不能代表被抽检的材料。三、性能与测试

1取样和样品制备4）接受样品的注意点测试规程规定：样品不应含有灰尘、折痕、孔洞、损伤部位和可见疵点等不具有代表性地方。但如果样品上这些瑕疵较多，则应与抽样人商讨样品的代表性问题。如果样品没有代表性，则应更换样品；如果样品具有代表性，说明抽取样品所代表的被检测材料本身具有较多瑕疵，试样裁取时则应包含具有代表性的这些瑕疵的地方。（专门检测施工损伤影响的样品、在现场存放了一段时间后还想使用的样品等）三、性能与测试

1取样和样品制备5）委托抽检委托抽检，是检测单位接受委托方要求对材料性能进行的检测，所以检测单位不但要检测，首先还要抽取样品。检测单位抽取样品，样品必须是从要求检测的材料中按抽样方法标准来抽取，使抽取的样品代表了被抽样的材料。检测单位对样品进行检测所得的结果，不但是对样品负责，更是对检测的材料负责。三、性能与测试

1取样和样品制备6）试样的制备在调湿过的样品上剪取试样时应注意：由于样品周边代表性差，周边10cm不裁剪试样。由于样品的不均匀性，应尽量避免在同样的纵向和横向位置上取样，即要求梯形取样法取样。裁样前应有计划，再裁剪，可裁成尺寸较要求稍大的块片，然后再修成精确尺寸；试样尺寸应满足精度要求。试样应予编号，有特殊情况应做记录。注：土工合成材料产品的均匀性较差，同一批的产品甚至同一样品的不同部位，性能指标都会差异。三、性能与测试

1取样和样品制备↑纵向横向

→布置样试向纵置布样试向横↑纵向横向

→布置样试向纵置布样试向横普通取样布置示意图梯形取样布置示意图三、性能与测试

1取样和样品制备7）比对试验的取样比对试验的概念：比对试验是对试验过程中影响检测结果的某一因素进行检测结果比对的一种试验。测试工作中常有比对试验。不同速率对强度影响的比对；不同夹具对强度影响的比对；不同试验室之间有无系统误差的试验室之间的比对等。三、性能与测试

1取样和样品制备比对试验的取样取m倍试样尺寸的n块试样。m倍试样尺寸的每块裁成m个试样。用比对取样法裁取的试样，其不均匀性的影响己减少到最小程度。n1n2……nm…………………………2122……2m1112……1m三、性能与测试

1取样和样品制备8）试样调湿调湿的目的在于测试结果标准化。调湿的标准：温度为（20±2）℃；相对湿度为（60±5）％；标准大气压；静置24小时：如确认材料不受环境影响，可免除上述调湿处理。但应记录试验中的的温度和湿度。三、性能与测试

1取样和样品制备9）比对试验的注意点尽可能消除比对因素以外的影响因素。用比对试验取样法裁取试样。使样品不均匀性造成的影响降至最小。由同一人操作，消除不同人员操作习惯不同带来的影响。尽可能地在短时间内全部完成，消除人员情绪波动及设备状况波动带来的影响；在同一台拉力机上，用相同的设备等；必须进行严格控制温度，合成材料受温度的影响很大。三、性能与测试

1取样和样品制备为得到更有代表性的材料性能指标值，许多试验要求多个试样的平行测定，然后求出统计值1）算术平均值2）标准差与变异系数一般要求参加统计的数据不少于6个。如发现数据中有偏离平均值较大的数值，应认真进行分析原因，若是因为试验错误造成，应予删除，并补做试验；若系材料本身不均匀所致，应予保留。三、性能与测试

2试验成果整理3）变异性（不均匀性）评介根据变异系数CV对材料的不均匀性作初步评价，见表3-1。（对于不同的材料，这个数值是有所不同的）变异系数CV，%＜1010-2020-3030-40＞40变异性（不均匀性）很低低中等高很高均匀性很好好一般差很差

表4.4-1材料的不均匀性评价2试验成果整理三、性能与测试

4）测试指标、合格指标和容许指标测试指标、合格指标和容许指标应严格区分：（1）测试指标通过试验测定，并经上述统计后所得指标。应该为厂家提供的质检指标，或由业主单位测得的功能性指标以及由质检单位抽检确认的指标。（2）合格指标具有检测资质检测单位采用法定的试验方法得到的测试结果并符合规定要求的那些指标。规定要求由设计单位或颁布的有关规范规定。三、性能与测试

2试验成果整理（3）容许指标材料测试指标用于设计时，考虑施工过程和在长期工作中受到某些外界影响或材料本身时间效应作用而对该指标作合理折减后的指标值称容许指标。用于折减的系数大于1，类似于常规的安全系数，可称材料安全系数以区别于传统工程设计中的工程安全系数。另外材料的安全系数常按不同影响因素给出，故又常称为折减系数或分项系数。上述诸系数应依照材料实际工作情况测定，不过按此行事常费时费事，而且费用昂贵，故现有资料分别给出了它们一般的可能变化范围，可以据实合理选用。三、性能与测试

2试验成果整理（4）容许强度加筋材料的容许强度Ta应根据其实测抗拉强度T,通过下式计算确定：式中：RFCR-----考虑材料蠕变影响的折减系数；

RFiD-----考虑材料施工过程中受损伤的强度折减系数；

RFD-----考虑材料长期老化的强度折减系数；

RF-----综合强度折减系数；各系数的具体数值可按《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》合理选用。式3-12试验成果整理三、性能与测试

（1）厚度——对试样施加规定压力的两基准板间的垂直距离，常以mm表示标准：GB/T13761-2009《土工合成材料规定压力下厚度的测定》压脚面积：聚合物、沥青防渗土工膜，直径（10±0.05）mm；其他土工合成材料，面积（25±0.2）mm。压力：2kPa,20kPa和200kPa，允差±0.5%。基准板直径大于1.75倍压脚直径。测量装置：精确到0.01mm.计时器：精度为1s.图3-1三、性能与测试3性能指标测试（1）厚度对于厚度均匀的聚合物、沥青防渗土工膜，在（20±0.1）kPa压力下测得厚度；对于其他所有土工合成材料，在（2±0.1）kPa压力下测得厚度；对于厚度不均匀的聚合物、沥青防渗土工膜，在施加（0.6±0.1）N的力下测厚度；样品数量：10块试验步骤：制样，调湿，选定压力和压脚面积，维持压力30s，测读厚度。三、性能与测试3性能指标测试

（1）厚度

无纺土工织物在工程中将受到不同的法向压力，厚度减薄，其渗透性也随之减少，为此，还要测定不同的压力下（常取20kPa,200kPa）厚度随之变化的压缩曲线，即厚度与压力关系曲线，如图3-2。根据材料厚度可以计算其单位面积重量，而厚度又直接与产品的抗拉强度有关，无纺土工织物的厚度涉及其水平渗透性。图3-2三、性能与测试3性能指标测试

（2）单位面积质量（G）

单位面积质量指材料单位面积1m2时材料所具有的质量，通常以g/m2

表示，该指标由秤量材料的质量与测定试样的面积确定，一般试样面积应不小于100cm2

。假如试样面积为A（cm2），相应质量为M（g），则单位面积质量G（g/m2

）按下式计算：（3-1）3性能指标测试三、性能与测试单位面积质量是材料的基本物理性指标，它关系到材料的厚度和强度等各方面性能，也是优选材料时的基本规格之一。

（2）单位面积质量（ρA）

标准：《土工合成材料土工布及土工布有关产品单位面积质量的测定方法》GB/T13762-2009

试样要求：100cm2

，数量至少10块试样调湿：标准大气压下24h.

称量精度：10mg

结果表示：ρA=(m×10000)/A

ρA——单位面积质量，单位为克每平方米（g/m2）

m——

试样质量，单位为克（g）

A——

试样面积，单位为平方厘米（cm2）结果修约至1g/m2，并计算变异系数。

3性能指标测试三、性能与测试

（2）单位面积质量（ρA）

如果100cm2

的试样不能代表该产品全部结构，可以使用较大面积。对于较大网孔的土工合成材料，应从构成网孔单元两个节点连接中心处剪断试样。在纵、横向都至少包含5个组成单元。

3性能指标测试三、性能与测试（3）有效孔径（Oe）

有效孔径指土工织物的表观最大孔径，以mm表示。天然土是由无数的等效直径（d）大小不等的土粒组成，土工织物类似地包含无数尺寸不同的孔径开孔（Oe）。标准规定，织物允许5％的颗粒（以质量计）通过（筛布）的（即95％的颗粒不能通过）的那个孔径记为O95。各种标准规定不尽相同，有的采用O98或O90等。3性能指标测试三、性能与测试（3）有效孔径（O95）

标准：《土工布及其有关产品有效孔径的测定干筛法》GB/T14799-2005设备：支撑筛网，直径200mm，标准振筛机，横向摇动频率（220±10）次/min，回转半径（12±1）mm

垂直振动频率（150±10）次/min，振幅（10±2）mm

标准颗粒材料，0.063-0.071，0.071-0.090，0.090-0.125，

0.125-0.180，0.180-0.25………

天平，称量200g，感量0.01g3性能指标测试三、性能与测试（3）有效孔径（O95）

方法：采用干筛法测定织物的有效孔径，即以待测织物作为筛底布，准备好几组已知粒径范围的粒组（可以是玻璃微珠或标准砂），每次将一粒组粒料称50g投入筛内，放在摇筛机上振摇10min，得到通过试样的粒料m1,重复不同粒径的试验，取得不少于3组连续分级标准颗粒材料的过筛率，并有1组的过筛率低于5%。计算出该粒组的过筛率（留筛率）B如下：（3-2）3性能指标测试三、性能与测试（3）有效孔径（O95）

绘制曲线：以每组标准颗粒材料粒径的下限值作为横坐标（对数坐标），相应的平均过筛率为纵坐标，绘制出过筛率与孔径的分布曲线，找出曲线上纵坐标10%所对应的横坐标值即为O90），纵坐标5%所对应的横坐标值即为O95。读取2位有效数字。3性能指标测试三、性能与测试（3）有效孔径（O95）

等效孔径O95是土工织物用作反滤料时选料所依据的主要指标。测定土工织物孔径还有湿筛法，动力水筛法和显微镜测读法等。ISO标准规定用湿筛法，该法与干筛法基本相似，只是筛分时往织物和粒组上洒水，目的是消除振筛时的静电吸附效应。3性能指标测试三、性能与测试（4）拉伸强度（T）材料的抗拉强度（T）指在拉力机上拉伸时单位宽度（1m）所能承受的最大强力，以kN/m表示。通常实验室采用条样法进行测试，条样宽度有两种，一种是宽度为50mm，称窄条法，一种是宽度为200mm，称宽条法。3性能指标测试三、性能与测试标准：《土工布及其有关产品宽条拉伸试验》GB/T15788-2005《纺织品织物拉伸强度断裂强力和断裂伸长率的测定-条样法》GB/T3923.1-1997设备：拉力机应具有等速拉伸功能，一对夹具，钳口面应能防止试样在钳口内打滑，并能防止试样在钳口内被夹坏。拉力机误差应不大于相应实际荷载的2%。伸长量的测量设备读数应精确至1mm。可绘制试样的拉力-伸长量曲线。三、性能与测试3性能指标测试（4）拉伸强度（T）试样：纵向和横向分别应不少于5块。

试样宽（200±1）mm，

试样夹持长度为100mm,裁剪长度一般为200mm。如需湿态试验时，试样长度至少为通常要求的2倍。调湿，标准大气条件下进行。当试样在间隔2h的连续称重中质量变化小于试样质量的0.25%，认为试样已经调湿。三、性能与测试3性能指标测试（4）拉伸强度（T）试验操作：选择拉力机的量程，使试样的最大断裂力在满量程的10％～90％范围内，设定试验机的拉伸速率隔距长度的20%/min±5%min。试样对中放入夹具内，夹持牢靠。试样长度与拉伸发向平行。湿态样品在从水中取出后3min内进行试验。开动拉力机，同时启动记录装置，记录拉力-伸长量曲线，连续运转直至试样破坏。以下情况，试验结果剔除：

1）若试样在钳口内打滑，或在钳口边缘或钳口内被夹坏；

2）在距钳口5mm以内的范围中断裂，且结果低于其他结果平均值的50%；当试样在钳口内打滑或大多数试样被钳口夹坏，宜采取下列改进措施：①钳口内加衬垫；②钳口内的试样用涂料加强；③改进钳口面；（4）其他方法。三、性能与测试3性能指标测试（4）拉伸强度（T）

条样拉伸试验结果常绘制成拉力-拉应变关系曲线，曲线峰值点的拉力为拉伸强度，对应的应变称伸长率。拉伸强度的平均值精确至三位有效数字，伸长率精确至1%，变异系数精确至0.1%。三、性能与测试3性能指标测试（4）拉伸强度（T）拉伸强度的作用土工合成材料用作加筋、隔离或包容等功能时，拉伸强度和拉伸应变是设计中必然涉及的指标；用作反滤或垫层时，也要具有承受施工应力的能力。拉伸强度和应变是材料最基本和最重要的力学性指标。三、性能与测试3性能指标测试

材料的握持强度是反映其分散集中荷载能力的指标。它表现的是一个力，以kN表示，在现场铺设土工合成材料时，施工人员只能抓住材料的局部面积从事沉放及拖拉，要求材料不得因局部受拉而破坏，握持拉伸试验是为模拟该受力条件而设计。三、性能与测试3性能指标测试（5）握持强度试验时除夹具夹持的面积不同外，握持拉伸试验与条带拉伸试验的操作基本上相同，规定的试样尺寸如图，图中阴影面积为夹具位置，（50×25）mm。如同拉伸试验，以夹具夹住试样的规定位置，开动机器，连续拉伸，直至破坏。三、性能与测试3性能指标测试（5）握持强度材料的梯形撕破强力（撕裂强度）反映其已有裂口尚能承受撕拉的能力，以最大撕破力N表示。该试验用于评价现场铺放土工织物等材料时，材料已有切口处抵抗继续撕裂的能力。标准：《土工布梯形法撕破强力试验方法》GB/T13763-1992设备：等速伸长型强力机或等速牵引型强力机。三、性能与测试3性能指标测试（6）撕破强力试样：试样尺寸如图a所示；试样数量，纵横向各10块。试样夹持在拉力机上的夹具内后形状如图（b）三、性能与测试3性能指标测试（6）撕破强力试样制作：采用梯形模板在试样上划好两根对称夹持线（图中虚线），形成梯形；再在试样一侧两线端的中心点以刀或剪刀切割一个长度为15mm的切缝；试验步骤：1）试样调湿2）将试样置于上下夹钳内，使两夹持线分别和拉力机的上、下夹具边缘齐平，使上下夹具的隔距为25mm；设定拉伸速率为（50±5）mm/min;3）开动拉力机，连续拉伸直至破坏，记录最大撕破强力值，以N（牛顿）为单位。撕裂强度一般不是主要的设计指标，仅供评价和评比材料之用。三、性能与测试3性能指标测试（6）撕破强力顶破强度也是通过模拟试验测定材料抵抗集中法向荷载能力的指标。顶破力以N表示。该试验模拟在凹凸不平地基上有尖棱石块顶刺织物或土工膜的情况。随顶刺杆端部形状不同，分圆球项破和CBR顶破等试验。标准：《土工布顶破强力试验方法》GB/T14800-1993原理：将试样固定在固定的环形夹具内，用顶压杆以一定的速度垂直地顶向试样直至破坏，测定顶破强力和顶破位移。试验仪器：等速型材料试验机，并有记录装置，误差小于±1%FS试验速度（60±5）mm/min，行程大于100mm.夹持部分底座高度大于100mm.三、性能与测试3性能指标测试（7）顶破强力（顶破强度）圆球顶破：环形夹具内径44.5mm，如图所示；圆球直径为25.4mm试样紧夹在环形夹具内，球状端的压杆对准试样中心，按规定速率法向顶压。测出圆球顶破试样所需的力即为（圆球）顶破强度。

三、性能与测试3性能指标测试（7）顶破强力（顶破强度）CBR顶破强度:环形夹具直径150mm，如图所示；顶杆直径50，高度100mm的圆柱体，顶杆端部边缘倒成2.5mm半径的圆弧。三、性能与测试3性能指标测试（7）顶破强力（顶破强度）该试验在公路部门用于评价地基承载力，这里借用CBR试验的土料筒作为土工织物的支撑体，顶破强度仅作为评价材料的指标。刺破强度也是通过模拟试验测定材料抵抗集中法向荷载能力的指标。刺破力以N表示。该试验模拟在尖棱石块刺破织物或土工膜的情况。三、性能与测试3性能指标测试（8）刺破强力（刺破强度）刺破强度与前面所说的两种顶破强度类似，只是顶杆不同。顶杆是直径8mm的平头，顶端边缘倒成45°，深0.8mm的倒角。试样与圆球顶破相同。刺破试验示意见下图。三、性能与测试3性能指标测试（8）刺破强力（刺破强度）标准：《土工布及其有关产品刺破强力的测定》GB/T19978-2005试验步骤：1）安装试样；试样数量：10块2）选择试验机量程10%-90%,设定试验机的运行速度（300±10）mm/min；3）开机试验，记录最大值，第一峰值为试样的刺破强力，以N为单位；4）剔除的情况。平均值修约三位有效数字。三、性能与测试3性能指标测试（9）渗透系数、透水率及渗透流速1)基本术语垂直渗透系数kn是反映水流法向通过织物平面时的透水性指标。渗透系数是在水力坡降等于1时的渗流时的渗透流速，即

kv=v/i=(vδ)/△h(9-1)式中：kv--渗透系数（cm/s）;

v--渗透流速（cm/s）;

δ--土工织物厚度（cm）；

i--渗透水力坡降；

△h--土工织物上下游测压管水位差（cm）。三、性能与测试3性能指标测试（9）渗透系数、透水率及渗透流速

透水率ψ是水位差等于1时的渗透流速，即

ψ=v/△h(9-2)

而渗透流速是单位时间的渗透流量，即

V=Q/(tA)（9-3）下图是垂直渗透仪原理示意图。图中标号4的上下游稳定水位差始终保持不变，故称常水头试验。在试验历时t内，从溢水口3流出的水量为Q，并测得水温T，则由式9-1可推出计算织物垂直渗透系数kvt的式9-4：式9-4式9-5渗透系数一般认为应表示为标准温度20℃时的数值kvT，从而可修正而得：三、性能与测试3性能指标测试标准：《土工布及其有关产品无负荷时垂直渗透特性的测定》GB/T15789-2005标准规定：仪器夹持试样处的直径至少50mm，最大水头差70mm，达到250mm的恒定水头试样的有效过水面积为20～100平方厘米，应能装单片和多片土工织物试样。试样与夹持器周壁必须密封良好，不得有渗漏。量测系统的管路宜短而粗，减小水头损失。对新安装的量测系统应作空态(无试样)率定，以确定设备自身的水头损失，并予以修正。无样时，在任何流速测定的水头差必须小于1mm。水温：18°C-22°C秒表：精确到0.1s温度计：精确到0.2°C。量筒：10cm3

水头差测量：精确到1mm.试样数量：取5组平行测定。三、性能与测试3性能指标测试试验步骤（常水头）1）制样，浸泡12h，驱赶试样中的气泡。2）安装试样，使接触点不漏水。最好是水下装样。3）向仪器注水，使试样两侧的水头差达到70mm。4）待水头稳定后，在固定时间内，用量筒收集通过试样的水量。5）分别在最大水头差的0.8，0.6，0.4和0.2倍时，重复上一步。6）采用9-4式计算出渗透系数、透水率及渗透流速。标准规定，如果试样的总体渗透性能已经预先确定，为了控制材料的质量，只需要测定在50mm水头差时的渗流速率或渗透系数。三、性能与测试3性能指标测试

1）老化现象及防治土工合成材料是高分子聚合物产品，它们在贮运、施工和长期工作期间会因各种原因引起质变，使性能恶化，此种现像称为老化。材料老化有多种表现：外观变色、表面龟裂、脆化、丧失光泽、分子量下降等，其中最具重要意义的是其力学性能衰变。外观变化：外观变色、表面龟裂、丧失光泽。造成老化的最重要元凶是紫外线照射造成的光老化和氧化老化三、性能与测试3性能指标测试（10）老化试验（抗紫外线性能）

1）老化现象及防治防止老化在于采取有效措施，阻止或减缓导致老化的内因，使其结构稳定化。严格来说，老化必不可免，所有措施无非是滞后其发展进程。防老化措施应从两方面着手：一是加强材料本身的抗老化能力，二是在使用过程中给予保护。材料抗老化最简单有效的方法是往其中掺入添加剂。例如纯净的聚内烯因其碳原子上存在易于移动的氢原子，不能用于室外。但若在其中掺入水扬酸苯醋和炭黑，借其吸收紫外线和遮蔽作用以及它们具有许多自由电子，就可以减缓高分子材料的降解而使其结构稳定增强。三、性能与测试3性能指标测试（10）老化试验（抗紫外线性能）

2）试验方法分类一类是自然气候暴露试验，即户外试验，是利用曝露架将材料置于天然气候中长期受外界条件作用。另一类是室内光源人工加速耐候试验。它是利用人工方法模拟和强化自然气候中的光、热、氧、湿汽等的老化破坏环境因索，特别是光的老化作用。模拟光包括氙弧灯、萤光紫外灯和开放式碳弧灯。材料在人工试验箱内被照射达规定时间，然后测试材料性能在照射前后的变化。可参考国标GB/T16422《塑料试验室光源曝露试验方法》。三、性能与测试3性能指标测试（10）老化试验（抗紫外线性能）3）材料抗紫外线性能评价材料老化过程中的所有变化都可以作为评价指标；实际工程，人们常以材料力学性质的变化给予评价。评价方法：规定材料在人工老化箱中照射一定时间（例如500h）后，其力学性能的保持率（如强度保持率），由下式计算：

K=f/f0×100%（10-1）式中：f0、f是试样老化前后的性能测试值。

三、性能与测试3性能指标测试（10）老化试验（抗紫外线性能）