土工合成材料加筋技术解析

表面摩擦
筋材应有足够的强度和弹模，保证 筋土间产生错动前不被拉出。
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2、依靠筋材横杆被动土抗力传递（格栅、格室） 格栅与土发生相 对位移时，除有摩擦 抗力外，格栅横杆侧 面受到与之垂直的被 动土压力。
加筋作用机理
侧压力赠量理论
与无加筋土比较，加筋土限制土的侧向位移，等效于给土体施加 了一个侧压力增量。 视凝聚力理论 与无加筋土比较，加筋土的凝聚力有很大提高，内摩擦角基本不 变。
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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。
1f 1f 1f ' 1f '
v
v
v
v
பைடு நூலகம்
3f
3f
3f 3f
3f 3f
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3、加筋挡土墙
筋材：土工格栅 作用：拉筋作用
武汉大学加筋挡土墙 岩土工程研究所
5、加筋桥台
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4、防护
土工模袋坡面防护、河岸防冲刷
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4、防护
坡面防护、河岸防冲刷、防路面反射裂缝
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6、排水与反滤（用作反滤的土工织物一般为无纺土工织物）
反滤：使用土工织物作过滤层，允许水流过土工织物，但细粒土 不会大量进入排水集料或管中。 在同样反虑效果时，土工格栅材料质量只有沙层的1/1000-1/10000
3f
3f A 1f 3f
(c )


1f (a )
h/2 1f
h/2 1f ' 1f '
c
c
B A 1f 1f ' 1f '
B
3f
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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
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。
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土工合成材料的分类
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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。
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单向土工格栅
双向土工格栅
双向玻纤土工格栅 岩土工程研究所
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。
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土工合成材料应用
1、加筋路堤
筋材：土工织物、土工格栅 和土工格室。
作用： 提高路堤和地基稳定性 减小不均匀沉降
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作陡变坡，节省用地
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2、路面及基层加筋
筋材：
无纺土工织物，土工格栅 铺设位置：
1. 新建沥青路面面层底部；
作用：减少半刚性基面对沥青 路面面层反射裂缝； 2. 旧沥青路面、混凝土路面 上的沥青加铺层底部； 作用：减少或延缓旧路面对沥 青加铺层的反射裂缝。
地基处理技术
第十二章 土工合成材料加筋技术
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土工合成材料加筋技术
第一节 加筋法与土工合成材料
加筋法是在土中加入条带、纤维或网格等筋才， 构成加筋土，从而改善土的力学性能，提高土的强 度和稳定性。 土工合成材料(Geosynthetics)：以人工合成的聚 化物为原料制成的各类土工产品总称。由高分子聚 合物通过纺丝和后处理工艺制成纤维，然后加工形 成的用于岩土工程领域的建筑材料。
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。
4、土工膜
由聚氯乙烯、聚乙烯、氯化聚乙等制成的渗透性很低 的膜或薄片，分为加筋与不加筋两类，厚度0.25-4mm，幅 度1.5-10m。
高密度聚乙烯土工膜 岩土工程研究所
土工膜用于垃圾填埋场防渗 岩土工程研究所
复合土工膜
一布一膜
二布一膜
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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。
无纺土工布
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有纺土工布
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。
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三维土工网
土工网
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7、隔离
将土工合成材料置于两种不同特性材料之间，防止不同土壤层
（通常为细粒土层和粒状排水土层）颗粒的相互混合。
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8、防渗
防止液体渗漏、气体挥发，保护建筑物安全。
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第二节 加筋法加固机理
1、筋材的应力传递：
筋材水平铺于土中，高抗拉强度 、高模量的筋材于土界面应力传递 方式：表面摩擦和利用横杆的被动 抗力。 （1）依靠表面摩擦力传递 上覆压力和筋土间摩擦角越大， 传递的摩擦力越大；筋材表面越粗糙 ，土粒径越大且带有棱角，传递的摩 擦力越大。