土工合成材料加筋技术.ppt

第十二章
土工合成材料加筋技术土工合成材料加筋技术土工合成材料的分类

1、土工格栅（geogrid）：
由聚乙烯或聚丙烯通过打孔、单项或双向拉伸扩孔而成
，孔格尺寸为10-100mm圆形、椭圆形获长方型格栅。
土工合成材料中发展迅速的一个种类。最初的土工格栅
由英国耐特龙(Netlon)公司制造。1980年前后，英国开发出
经编格栅，采用聚酯纤维材料。此外，还有玻纤格栅。我国
已有上述格栅的生产能力。单向土工格栅2、土工织物
土工织物采用编织技术生产的可渗透的土工合成材料.
分为：有纺土工织物和无纺土工织物
（1）有纺土工织物：
在普通纺织机上由单丝或多股丝织成,或有薄膜切成的扁丝编制而成，与通常的棉毛制品相似。经纬向具有较高的强度和刚度，拉断延伸率低，过滤／排水特性较差。
有纺土工织物主要做成各种土工合成材料产品，如编织袋、防汛带、土工膜袋等。
（2）无纺土工织物
由短纤维或喷丝长纤维随机铺成絮垫，再经机械缠合（针刺）或热粘，或化学粘合而成。与通常的毛毯相似。具有低到中等的强度和高断裂延伸率，过滤／排水性能良好。
无纺土工织物主要用途是作为排水反滤层。无纺土工布3、土工网
由连续的聚合物肋条以一定角度的连续网孔平行挤出而成。较大的孔径使其形成了像网一样的结构，同时能承受一定的法向压力孔径不显著减小。
主要功能主要应用于排水领域。在土中需和外包无纺土工织物反滤层构成土工复合材料。土工网作用：
草皮长成前，可保持土地表面免遭风雨的侵蚀。与植物形成的复合保护层可经受高水位、大流速的水流冲刷。可替代混凝土、沥青、块石等坡面材料，主要用于公路、铁路、河道、堤坝、山坡等坡面保护。
效益：
可大幅降低工程造价，造价为混凝土护坡和干砌石护坡的1/7，浆砌块石护坡的1/8。
采用高分子材料以及抗紫外线稳定剂，其化学稳定性高，对环境无污染（降解型的网垫二年后在土中不留痕迹）
施工简便，将地表平整后，即可施工。高密度聚乙烯土工膜土工膜用于垃圾填埋场防渗复合土工膜5、土工格室
菱形或蜂窝网状土三维工合成材料，厚度5-20cm,空格尺寸约80-400mm.格中充填土、砂和碎石。土工合成材料应用作陡变坡，节省用地3、加筋挡土墙5、加筋桥台4、防护4、防护6、排水与反滤（用作反滤的土工织物一般为无纺土工织物）7、隔离8、防渗第二节加筋法加固机理2、依靠筋材横杆被动土抗力传递（格栅、格室）图（a）为未加筋的土单元，当保持3不变，1增加时，土单元体产生竖向压缩和侧向膨胀。随着1逐渐增大，在竖向变形增大的同时侧向膨胀也越来越大，直至破坏，其相应的极限应力圆为图（c）中的A圆。假如在土单元中设置水平向拉筋，如图（b）所示，通过拉筋与土颗粒之间的摩擦作用，把引起侧向膨胀的力传递给拉筋，土体的侧向变形受到约束，则在与图（a）相同的极限作用下，由于侧向变形较小，土单元就不会破坏。只有当竖向应力从1f增加到1f+△1f时，加筋的土单元才破坏，如图（c）中的B圆。这时的强度包线如图（c）中的虚线所示。实验证明，有加筋作用时，土体的内摩擦角与未加筋土体相近，所不同的是增加了内聚力，因此，加筋作用相当于使土体增加了内聚力。在三轴试验中，用土工织物加筋与未加筋土体的应力应变关系如下图所示。当应变较小时，加筋对土的应力应变关系基本上无影响。当应变达到某一界限时，加筋对土的应力应变关系的影响逐渐显著，强度随土的应变增大而增大。加筋对土的抗剪强度提高在产生较大的应变后才得以发挥。第三节加筋土的应用加筋土垫层中筋材的设计应重点考虑以下几个方面的因素：
1．复合垫层中所用的土工合成材料应具有较高的抗拉强度和延伸率，材料表面应具有较大的摩擦系数，在施工过程中不应出现土工合成材料被顶破、撕裂的现象。在砂卵石垫层中的土工合成材料应形成网格状，网格处应采取一定的措施加以固定，以免土工合成材料在垫层内来回错动，影响其受力特性。
2．加筋垫层的厚度、土工合成材料的层数和网格密度应满足上部结构物对地基强度和沉降的要求。
3．土工织物加筋层应位于垫层的中底部，且不宜直接置于下卧层的顶面。大板基础的基底应力分布为中间大边缘小，故在基础边缘部位至筋带弯折部位土工织物网格应加密，并在弯折处用砂卵石袋压紧。二、加筋土地基（3）地基失稳破坏
软土深厚，土工合成材料拉伸应变很大时，在荷载增加的过程中，土工合成材料与土的应变均连续增加，在土工合成材料应变达到加拿大Rowe教授提出的“允许相容应变”后，地基出现圆弧滑动破坏。
允许相容应变：假设土工合成材料的抗拉模量小到可以忽略不计，此时土工合成材料对堤坝的稳定作用受土工合成材料与土体的变形相容性和相对模量控制。三、加筋土边坡四、加筋土挡墙第四节加筋路堤设计2、抗拔稳定性
若有筋材没有满铺，处于滑弧之外的筋材应具有足够的锚固长度，应验算筋材拉力作用下的