第9章 土工合成材料--清华版土木工程材料
第9章土工合成材料在路基工程中的应用
第9章
土工合成材料在路基工程中的应用
2结构设计与形式 土工合成材料加筋路堤的结 构形式，可根据工程具体情况， 遵循技术可行、经济合理、施工 方便的原则，选用图9—6所示的 形式。受地形、地物限制需加陡 路堤边坡时，宜选用图9-6(a) 的外边回折的加筋结构形式；其 他一般情况，宜选用图9—6(b)、 (c)两种形式。 土工合成材料加筋路堤的设 计包括土工合成材料的铺设层 数、铺设方式、铺设范围及坡面 防护等内容。铺设层数和长度应 按圆弧滑动法和楔体滑动法通过
第9章
土工合成材料在路基工程中的应用
土工合成材料的抗拉强度(kN／n1)； 一考虑施工损伤、材料老化、材料蠕变等因素的安全系 数； 考虑施工损伤的分项安全系数，一般取值1 0～1 3； 一考虑材料蠕变的分项安全系数，宜根据试验确定，若 元试验资荆 可取2 0～4 0； 考虑化学、生物损伤的分项安全系数，可取1 0～1 5。 对土工织物，还应具有较高的刺破强度、 顶破强度和握持强度等，这些强度 除需能满足规范规定的相应验算公式外， 还应满足表9-1的要求 土工合成材料与土接触的界面摩擦系数 ^s，应参照规范规定的剪切试验方 法，由试验确定。对路基等级条件较低 时，可由一式确定
第9章
土工合成材料在路基工程中的应用
9．1· 1 土工合成材料的种类 土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种新型的土木工 程材料，它是以人工合成的聚合物(如塑料、化纤、合成橡胶等)为原料，制 成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保 护土体的作用。关于土工合成材料的分类，至今尚无统一准则。《土工合 成材料应用技术规范》 (GB 50290一1 998)称土工合成材料为土工织物、 土工膜、土工特种材料、土工复合材料的总称。土工织物包括织造和非织 造(无纺)两类；土工特种材料包括土工格栅、土工带、土工格室、土工网、 土工模袋、土工网垫、土工织物膨润土垫(GCL)、聚苯乙烯泡沫塑料(EPS) 等；土工复合材料包括复合土工膜、复合土工织物、复合防排水材料(排水 带、排水管、排水防水材料等)。 1．土工织物(geoteXtile) 土工织物为透水性土工合成材料。土工织物的制造过程是首先把聚合物原 料加工成丝、短纤维、纱或条带，然后再制成平面结构的土工织物。按制 造方法分为织造土工织物和非织造(无纺)土工织物。织造土工织物由纤维纱 或长丝按一定方向排列机织而成；非织造土工织物由短纤维或长丝按随机 或定向排列制成的絮垫，经机械结合、热粘或化粘而成。
《土工合成材料》课件
分类
土工合成材料可以按照制造工艺、应用场合和材料类型进行分类。我们将详细介绍这些分类方式，并举 例说明每种分类的典型应用。
规格和标准
土工合成材料的规格和标准是保证其质量和性能的重要依据。本节课将介绍 国内外的规格和标准，并讨论相关的检测方法和要求。
应用案例
通过介绍一些典型的应用案例，我们将展示土工合成材料在高压公路路基加 筋、水防工程、围堰、水网和沟渠工程，以及垃圾填埋场等领域的应用。
《土工合成材料》PPT课 件
土工合成材料PPT课件。
简介
土工合成材料是一种特殊的工程材料，广泛应用于土壤改良、水土保持、环 境保护等领域。本节将介绍土工合成材料的定义、产生背景和发展历史，以 及其在各个领域的优点和应用范围。
成分和性能特点
土工合成材料由多种不同材料组成，具有独特的物理和力学特性。这节课将 介绍土工合成材料的成分、物性特点，并重点讨论其生态和环保特点。
现状和发展趋势
本节课将着眼于土工合成材料市场的现状和前景，探讨国内外市场的发展动态，技术创新，并预测未来 的发展趋势。
总结
在本节课中，我们回顾了土工合成材料的优点和应用，讨论了其发展前注：以上大纲只是建议，具体内容和顺序可以根据实际情况进行调整。*
第1章 土木工程材料基本性质--清华版土木工程材料(CDP)
提出了要求 组成 原料 生产工艺 构造
运输 储存
形成了
结构
决定了 性质 决定了 应用 (内因) 提 出 外影 了 因响 技术 依据 外界环境条件 要求
检验 验收
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材料的体积
封闭孔 开口孔
颗粒内 孔 隙
绝对密实体积（V ） ※干燥材料在绝对密实状态下的体积。 即材料内部固体物质的体积。 ※一般将材料磨成规定细度的粉末， 用排液法得到其体积。 表观体积（V0 ） ※整体材料（包括内部孔隙）的外观 体积。 颗粒间 ※外形规则直接度量，不规则排液法 空 隙 堆积体积（ V ’ ） ※颗粒状材料堆积状态下的总体外观 体积 ※既包括开口孔隙，也包括颗粒间空 隙；用材料占有容器容积大小测量
材料孔隙示意图
密实度（D ）
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材料的孔隙率与空隙率
空隙率是指散粒材料在其 堆积体积中，颗粒之间的 空隙体积占材料堆积体积 材料空隙率示意图 的百分率。 V0 V V0 / / 100% P 100% 1 100% D 100% V V 0 0
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材料的体积
封闭孔 开口孔
材料的密实体积仅取决于其微观或 细观结构，而与宏观结构无关；
材料的表观体积则与其宏观组成结 构有关；
堆积体积不仅与材料内部的微观结 构、细观结构、宏观结构有关，而 颗粒间 且还与其颗粒间相互填充与接触的 空 隙 程度有关。
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《土木工程材料》课后题 参考答案
《土木工程材料》复习思考题参考答案第1章 复习思考题一、填空题1. 宏观，细观，微观2. 51.53. 小，大4. 最大冻融循环次数5. 软化系数，0.85二、选择题1. B ；2. A ；3. D ；4. C ；5. B ；6. D三、简答题1．答：当某种材料的孔隙率增大时，下表内其他性质如何变化？（用符号表示：↑增大、↓下降、─不变、？不定）2. 答：脆性材料——在外力作用下达到破坏荷载时的变形值很小，破坏时有突发性；抗压强度远大于抗拉强度，可高达数倍甚至数十倍；承受冲击或震动荷载的能力很差，适宜承受静压力，用于受压部位。
韧性材料——在冲击或震动荷载作用下，能吸收较大能量，同时产生较大变形，特别是塑性变形大，破坏前有明显预兆；抗拉强度接近或高于抗压强度。
适合承受拉力或动载，对于承受冲击荷载和有抗震要求的结构，应具有较高的韧性。
3. 答：提高材料的耐久性，对保证工程结构长期处于正常使用的状态，减少维护费用，延长使用年限、节约材料，具有十分重要的意义。
材料的耐久性与其抗渗性有直接关系，改善抗渗性的措施均有利于提高材料的耐久性。
如生产制备材料时，尽量增大其密实度，提高强度；改善内部孔隙结构，减少连通性孔隙；做好防水措施，对于亲水性材料，表面用憎水材料覆盖或涂层等。
四、计算题1．解：填充1m 3卵石需用砂子的体积大小等于卵石的孔隙体积。
//001550(1)100%(1)100%41.5%2650g P ρρ=-⨯=-⨯= /31.0*0.415s g V P m ==2．一块烧结普通砖的外形尺寸为240mm ⨯115mm ⨯53mm ，吸水饱和后重2940g ，烘干至恒重为2580g 。
将该砖磨细并烘干后取50g ，用李氏瓶测得其体积为18.58 cm 3。
试求该砖的密度、表观密度、孔隙率、质量吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。
解：砖的密度：350 2.69/18.58m g cm V ρ=== 砖的表观密度：3002580 1.76/2411.5 5.3m g cm V ρ===⨯⨯ 砖的孔隙率：0 1.76(1)100%(1)100%34.6%2.69P ρρ=-⨯=-⨯= 砖的质量吸水率：129402580100%100%14.0%2580m m m w m --=⨯=⨯= 砖的开口孔隙率：360100%24.6%2411.5 5.3k v P w ==⨯=⨯⨯ 砖的闭口孔隙率：34.6%24.6%10.0%b k P P P =-=-=3． 解：① 甲材料的孔隙率：0 1.4(1)100%(1)100%48.1%2.7P ρρ=-⨯=-⨯= 体积吸水率： 0140017%23.8%1000V m w W W ρρ==⨯=② 设乙材料的总体积为1m 3，则吸收水的体积为0.462m 3。
土工合成材料培训 ppt课件
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土工合成材料—判断题
湿度过大或过低均将影响土工 布等效孔径的测试结果。（ √）
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土工合成材料—单选题
作为滤层的土工织物的等效孔径 O为95与。土（的A 特）征粒径d85的关系
GB/T 15789-2005 《水运工程塑料排水板应用技术规程》JTS206-1-2009
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单位面积质量
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
A O95 ≤d85 B O95 ≤2d85 C O95 ≤3d85 D O95 ≤4d85
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土工合成材料—单选题
当土体级配良好、流态稳定且不易 发生淤堵时，作为滤层的土工织物 的的等关效系孔为径O。C9（5与土）的特征粒径d15
A O95 ≥d15 B O95 ≥2d15 C O95 ≥3d15 D O95 ≥4d15
土工合成材料的质量检验
1
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2
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考试大纲
助理检测师
检测师
3
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定义和分类
土工合成材料定义：土木工程中应用的土工织物、土 工膜、土工复合材料和特种土工合成材料等高分子聚 合物材料的总称。（JTJ239-2005）
塑料排水板定义：由芯板和滤膜组成，在地基加固中 起排水作用的土工合成材料。（JTS206-1-2009）
㎡为一批。
土木工程材料
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道路桥梁的设计和施工需要遵循一定 的规范和标准，以确保质量和安全
水利工程
混凝土：用于大坝、水闸、桥梁等结构 砂石：用于填筑堤坝、护坡等 水工金属材料：用于闸门、管道等结构 水工塑料：用于管道、阀门等结构 水工玻璃：用于管道、阀门等结构
钢筋：用于钢筋混凝土结构，提高抗拉强度 土工合成材料：用于防渗、排水、加固等 水工涂料：用于防腐、防水等 水工橡胶：用于密封、减震等 水工陶瓷：用于耐磨、耐腐蚀等结构
土木工程材料
演讲人
目录
01. 土木工程材料的分类 02. 土木工程材料的性能 03. 土木工程材料的应用 04. 土木工程材料的发展趋势
1 土木工程材料的分类
水泥
01 水泥是一种重要的土木工程 材料，广泛应用于建筑、道 路、桥梁等工程领域。
02 水泥的主要成分是硅酸盐， 包括硅酸钙、硅酸镁等。
混凝土的强度、耐 久性和抗腐蚀性等 性能与其组成成分 和配比密切相关。
混凝土的分类包括 普通混凝土、特种 混凝土和装饰混凝 土等，不同种类的 混凝土具有不同的 性能和适用范围。
钢材
01
钢材的分类：碳素钢、
合金钢、不锈钢等
02
碳素钢：碳含量较低，
强度和韧性较好
03
合金钢：碳含量较高，
强度和韧性较好，耐
03 水泥的生产过程包括原料制 备、烧结、粉磨等步骤。
04 水泥的种类繁多，包括普通 硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水 泥、火山灰硅酸盐水泥等。
混凝土
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
混凝土是一种常见 的土木工程材料， 广泛应用于建筑、 桥梁、道路等工程 领域。
混凝土的主要成分 包括水泥、砂、石 和水，通过搅拌、 成型和养护等工艺 制成。
土木工程材料课程
土木工程材料课程土木工程材料课程是土木工程专业的一门基础课程，主要介绍土木工程中常用的材料及其性能、应用和施工要求等知识。
本文将从材料的分类、性能、应用和施工要求等方面进行阐述。
一、材料的分类土木工程材料主要分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。
金属材料包括钢材、铝材、铜材等，具有高强度、良好的导热性和导电性等特点，广泛应用于建筑结构和桥梁等工程中。
非金属材料包括水泥、砂浆、砖石、混凝土等，具有良好的耐久性、隔热性和耐腐蚀性等特点，是土木工程中常用的建筑材料。
复合材料是一种由两种或两种以上材料组成的材料，具有多种材料的特性，如玻璃钢、碳纤维复合材料等。
二、材料的性能土木工程材料的性能主要包括力学性能、物理性能和化学性能等。
力学性能包括材料的强度、刚度、韧性和稳定性等，对材料的结构承载能力和使用寿命有着重要影响。
物理性能包括材料的密度、热膨胀系数和导热系数等，直接影响到材料的热传导和热膨胀性能。
化学性能包括材料的耐腐蚀性和耐久性等，对材料在恶劣环境下的使用寿命和稳定性有着重要影响。
三、材料的应用土木工程材料的应用范围广泛，主要包括建筑结构、地基处理、道路工程、桥梁工程和水利工程等。
在建筑结构中，常用的材料有混凝土、钢材、木材和玻璃等，它们在不同部位具有不同的作用。
在地基处理中，常用的材料有碎石、砂土和土工合成材料等，用于提高地基的承载力和稳定性。
在道路工程中，常用的材料有沥青、水泥和路基填料等，用于铺设道路和提高道路的使用寿命。
在桥梁工程中，常用的材料有预应力混凝土、钢材和桥梁支座等，用于提高桥梁的承载能力和稳定性。
在水利工程中，常用的材料有混凝土、钢材和防水材料等，用于建设水库、水闸和堤坝等。
四、材料的施工要求土木工程材料的施工要求主要包括材料的储存、运输、加工和安装等方面。
首先，材料在储存过程中需要保持干燥、防止受潮和变形。
其次，材料在运输过程中需要避免碰撞和挤压，保持完好无损。
再次，材料在加工过程中需要按照设计要求进行切割、焊接和连接等工艺操作。
土木工程材料
土木工程材料土木工程是一门涵盖广泛的学科，在我们日常生活中，几乎所有的建筑和公共基础设施都需要应用土木工程。
而材料则是土木工程中不可或缺的重要组成部分，它与结构设计相互关联，直接影响土木工程的安全可靠性和使用寿命。
本文将围绕土木工程中常用的材料展开论述分析，以期为读者进一步了解和认识土木工程材料提供参考。
1. 水泥作为一种常用的建筑材料，水泥广泛应用于土木工程的建筑基础、桥梁、隧道等地方。
水泥性质优良、施工性能良好、粘聚性好，而且能够经受高强度的压缩和牵拉力，因此在工程上大有用处。
目前常见的水泥种类有普通硅酸盐水泥、白水泥、山东膨胀水泥、高强度水泥等，它们的特点有所不同。
普通硅酸盐水泥是制造混凝土必备的材料，它有较强的抗拉强度，能够经受远高于承受力的拉力，同时，它还能够吸收打击和磨损，使建筑物的寿命得以延长。
白水泥则具有均质性和均匀性较高的优点，并且外观白色，工艺性能也更好。
高强度水泥则在建筑设计中发挥着重要的作用，因其抗压强度较高，因此常用于桥梁、隧道等地方，使建筑物在承受重负荷时更具有抗压性。
2. 钢材钢材是土木工程中不可或缺的另一种材料，它是建筑结构的重要组成部分。
钢材具有强度高、延展性好、质量轻、造价低、可回收利用等优点，在土木工程中扮演着举足轻重的角色。
钢材常见的种类有普通钢、高强钢、不锈钢等，它们在工程设计中的性能有所不同，常应根据建筑物的实际需要进行选择。
3. 混凝土混凝土是土木建筑工程中常用的主要材料之一，广泛应用于建筑基础、桥梁、隧道等领域。
混凝土具有易性缩、抗压、抗拉、抗剪切等优点，且配制方便，施工起来需要的人力和物力也比较少，因此其使用比例较大。
混凝土的常见种类有预制混凝土、后浇带钢筋混凝土等，其中预制混凝土具有施工方便、质量标准高的特点，而后浇带钢筋混凝土则具有强度大、耐冻化的优点。
4. 玻璃玻璃是土木工程中常用的材料之一，应用的领域包括建筑幕墙、高层建筑的玻璃幕、围栏墙等。
土工合成材料(道路建筑材料课件)
土工合成材料的分类及特点
3. 土工格栅
（1）聚酯纤维类土工格栅
土工格栅示意图
a）对轴向（挤出）格栅
b）单轴向（挤出）格栅
c）带式纺织格栅
土工合成材料的分类及特点
3. 土工格栅
（2）玻璃纤维类土工格栅
玻璃纤维类土工格栅是以高强度玻璃纤维为材质的土工合成材料， 多对其进行自黏感压胶和表面沥青浸渍处理，以加强格栅和沥青路面的 结合作用。
土工合成材料的分类及特点
5. 土工复合材料
由土工织物、土工膜、土工格栅和某些特种土工合成材料中的两种或两种以上 相互组合起来就成为土工复合材料（如下图）。
土工合成材料的分类及特点
5. 土工复合材料
• 土工复合材料可将不同材料的性质结合起来更好地满足工程需要。
• 例如，复合土工膜就是将土工膜和土工织物按一定要求制成的一种土工 织物组合物，同时起到防渗和加筋作用。
就是整个结构物的强度，直接影响工程的质量和寿命。
二、力学性能
1. 拉伸性能
（2）接头/接缝宽条拉伸试验
接头/接缝宽条拉伸试验用于测定土工合成材料接头/接缝强度和效率， 是将标准试件两端用夹具夹住，按规定施加荷载直至接头/接缝或材料本 身断裂，以接头/接缝强度和接头/接缝效率表征，分别按以下两式计算。
顶破试验示意图（尺寸单位：mm）
二、力学性能
4. 顶破强力
顶破强力多采用CBR顶破试验测定，是将标准试件固定于环形顶破 夹具中，按规定施加荷载直至试件顶破破坏，如图所示。
顶破试验示意图（尺寸单位：mm）
二、力学性能
5. 刺破强力
刺破强力是材料受顶刺荷载直至破裂时的最大顶刺压力。它反映了 土工合成材料抵抗小面积集中荷载的能力，是评价各种机织土工织 物、非织造土工织物、土工膜和复合土工织物材料强度的力学指标。
绪论-清华版土木工程材料
案例二：纤维增强复合材料在桥梁工程中应用
纤维增强复合材料的特点
纤维增强复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳等优点， 适用于桥梁工程中的主梁、桥面等部位。
在桥梁工程中的应用
纤维增强复合材料可用于桥梁的加固和修复，提高桥梁的 承载能力和使用寿命；同时也可用于新建桥梁的主梁等部 位，减轻结构自重。
工程实例
结果分析
采用对比分析、趋势分析等方法，对 试验结果进行解读和评估，揭示材料 性能的优劣及变化规律。
不确定度分析
考虑试验过程中各种因素的影响，对 试验结果进行不确定度评定，提高结 果的可靠性和准确性。
数据可视化
利用图表、图像等方式直观展示试验 数据和结果，便于理解和分析。
06
土木工程材料应用案例分 析
分类
根据材料的性质和用途，土木工程材 料可分为结构材料、功能材料和装饰 材料三大类。
发展历程及现状
发展历程
土木工程材料的发展经历了从天然材料到人工合成材料，从单一材料到复合材料的过程。随着科技的 不断进步，新型土木工程材料不断涌现。
现状
目前，土木工程材料已经形成了一个庞大的产业体系，涵盖了各种原材料、制品、构件和部品。同时 ，随着环保意识的提高和可持续发展的要求，绿色、环保、高性能的土木工程材料越来越受到人们的 关注。
耐久性试验
包括抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性等试验，依据《普通混凝 土长期性能和耐久性能试验方法》、《建筑防水材料老化 试验方法》等标准。
环保性试验
通过放射性检测、有害物质含量测定等方法，依据《建筑 材料放射性核素限量》、《室内装饰装修材料有害物质限 量》等标准进行评估。
数据处理与结果分析技巧
数据处理
对试验数据进行整理、筛选和分类， 剔除异常值，计算平均值、标准差等 统计量。
土木工程材料教案(1)
整理课件
玻纤胎油毡系采用玻璃纤维薄毡为胎基，浸涂石 油沥青，在其表面涂撒以矿物材料或覆盖聚乙烯 膜等隔离材料所制成的一种防水卷材。
玻纤胎油毡按每时每10㎡标称质量kg分为15号、 25号、35号三个标号。
玻纤胎油毡幅宽为1000mm。15号油毡每卷面 积为20㎡± 0.2㎡，25号、35号每卷面积为10 ㎡± 0.2㎡。
以玻纤毡为胎体的油毡与玻璃布毡的特性差不多， 应用范围也基本相同，只是玻纤毡的纵横向拉力 比玻璃布要均匀得多，用于屋面或地下防水的一 些部位，要比以玻璃布为胎体的油毡具有更大的 适应性。沥青玻璃纤维油毡可采用冷粘法施工， 也可用热沥青粘结法进行施工。
整理课件
铝箔面油毡系采用玻纤为胎基浸涂氧化沥 青，在其上表面用压纹铝箔贴面,底面撒以 细颗粒矿物材料或覆盖聚乙烯（PE）膜所 制成的一种具有热反射和装饰功能的防水 卷材。铝箔面油毡具有很高的阻隔蒸汽的 能力，并且抗拉强度较强。按标称卷重分 为30号、40号两种标号。30号铝箔面油毡 适用于多层防水工程的面层；40号铝箔面 油毡适用于单层或多层防水工程的面层。
掺入少量外加剂、高分子聚合物等材料，通过调 整配合比、抑制或减少空隙率、改变孔隙特征、 增加各材料界面间密实性等方法，配制成具有一 定抗渗透能力的水泥砂浆、混凝土类防水材料。 刚性防水材料可通过两种方法实现： （1）硅酸盐水泥加无机或有机外加剂配制而成 的防水砂浆、防水混凝土。 （2）膨胀水泥为主的特种水泥为基材配制的防 水砂浆、防水混凝土。
整理课件
3.密封材料 建筑密封材料是能承受位移达到气密、水
密目的而嵌入建筑接缝中的定型和不定型 的材料。它既防水，又防尘、隔汽与隔声。 密封材料可分为定型和不定型两类： 定型：具有特定形状的密封衬垫（密封条、 密封带、密封垫等）。 不定型：粘稠状的材料（密封膏、嵌缝 膏）。
土工合成材料1
量，每块试样测量一次。根据测试结果，按式（3-4）计算每块试样的单
位面积质量：
m M 106 A
（3-4）
式中：m—单位面积质量，g/m2；M—试样质量，g；A—试样面积，mm2。
根据成果整理的方法计算单位面积质量的算术平均值、标准差和变异
系数。
3.2.2 厚度（thickness）
土工织物的厚度是指在承受—定压力（一般指2kPa）的情况下，上 下两个平面之间的距离，单位为mm。
3.1 概述
为了在工程中合理选择和应用土工合成材料，首先必须了解各种材料 的工程特性指标，特别是用于工程设计的各个参数。土工合成材料的制造 和使用涉及到化工、纺织、岩土工程、水利工程和环境工程等多个领域， 是融合多学科的科技产品。由于选用的聚合物原料和生产工艺不同、用途 各异，产品种类繁多，因此很难用统一的指标来描述其性质，而确定各种 特性指标的试验方法则更为多样和复杂。
3.1 概述
1987年3月在法国巴黎召开的国际标准ISO/TC38/SC21土建工程用 纺织品分委员会第二届国际会议讨论通过的提案中，有土工织物单位面积 质量、厚度、抗拉强度、撕裂强度等指标的测试规定。我国的国家标准、 水利、公路、铁道、水运各行业均制定了土工合成材料试验规范或规程等。
土工合成材料的工程特性包括物理性能、力学性能、水力学性能、土 工合成材料与土相互作用以及耐久性能等内容。测试的目的可归纳为两个 方面：一是为工程设计提供所需参数，如材料的厚度、孔径、抗拉强度、 渗透系数、与土的界面摩擦系数等；二是用于比较多种产品的性能指标， 例如单位面积质量、孔隙率、撕裂强度等，常用于选材的对比和判断特定 工程应用的适宜性。
3.2.1 单位面积质量（mass per unit area）
土木工程材料答案
1.为什么土木工程材料大多数为复合材料？2.材料的孔隙率、孔隙状态、孔隙尺寸对材料的性质有什么影响？3.材料的密度、表观密度、体积密度、堆积密度有何区别？材料含水时对四者有什么影响？4.称取堆积密度为1500kg/m3的干砂200g，将此砂装入容量瓶内，加满水并排尽气泡（砂已吸水饱和），称得总质量为510g。
将此瓶内砂倒出，向瓶内重新注满水，此时称得总质量为386g，试计算砂的表观密度。
5.材料的脆性和弹性、韧性和塑性有什么不同?6.脆性材料和韧性材料各有什么特点?7.影响材料强度和断裂韧性的因素有哪些？8.经测定，质量3.4kg，容积为10.0L的容量筒装满绝干石子后的总质量为18.4kg。
若向筒内注入水，待石子吸水饱和后，为注满此筒共注入水 4.27 kg。
将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为18.6 kg （含筒的质量）。
求该石子的表观密度、绝干体积密度、质量吸水率、体积吸水率、绝干堆积密度、开口孔隙率？9.含水率为10%的l00g湿砂，其中干砂的质量为多少克?10.材料含水时对材料的性质有何影响?11.某岩石在气于、绝于、吸水饱和情况下测得的抗压强度分别为172、178、168MPa。
求该岩石的软化系数，并指出该岩石可否用于水下工程?12.现有一块气干质量为2590g的红砖，其吸水饱和后的质量为2900g，将其烘干后的质量为2550g。
将此砖磨细烘干后取50g，其排开水的体积由李氏瓶测得为18.62cm3。
求此砖的体积吸水率、质量吸水率、含水率、体积密度、孔隙率及开口孔隙率，并估计其抗冻性如何？13.现有甲、乙两相同组成的材料，密度为2.7g/cm3。
甲材料的绝干体积密度为1400kg/m3，质量吸水率为17%；乙材料吸水饱和后的体积密度为1862kg／m3，体积吸水率为46.2%。
试求：（1）甲材料的孔隙率和体积吸水率?（2）乙材料的绝干体积密度和孔隙率?（3）评价甲、乙两材料。
第9章 土工合成材料--清华版土木工程材料
土工格栅、土工带、土工格室、土工网、 土工特种材料 土工模袋、土工网垫、土工织物膨润土
垫（GCL）、聚苯乙烯板块（EPS）等
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1．土工织物 定义：土工织物是用于岩
土工程和土木工程的机织、 针织或非织造的可渗透的聚 合物材料。
分类：纺织、无纺 特点：纺织的土工织物强 度和刚度较高，排水性差； 无纺的过滤、排水性能较好 ，断裂延伸率较高，但强度 相对较低。
（5）穿透性能 定义：是指土工合成材
料抵抗片状或针状不规则物 体穿透的能力。
意义：反映了土工合成 材料抵杭冲击和穿透的能 力，是评价土工织物抵抗锐 利物体穿刺破坏的力学指标。
测试方法：落锥穿透试验
图8 落锥穿刺试验
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（6）摩擦性能 定义：是指土工合成材料表面具有一定的摩擦能力。 意义：评价土工合成材料工程结构稳 定性的重要指标 测试方法：直剪摩擦试验（评价土工合成材料的摩擦 特性）；拉拔摩擦试验（用于计算土工合成材料与现 场土石材料的摩擦剪切强度 ）。
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（4）当量孔径 定义：是指土工格栅、土工网等大孔径的土工合
成材料的网孔尺寸通过换算折合成与其面积相当的 圆形孔的孔径。
意义：它是检验材料尺寸规格的主要物理指标。 测试方法：用游标卡尺测量。
公式： De= A
式中：De—当量孔径（mm）； A—网孔面积（ mm2 ）。
m M A
9.3土工合成材料的性能
1.物理性能 主要包括单位面积质量、厚度、幅度和当量孔径等。
（1）单位面积质量 定义：单位面积的土工合成材料在标准大气条件下
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（4）刺破强力
定义：是指材料受顶刺荷载直至破裂时的最大顶
刺压力。
意义：反映了土工合成材
料抵抗小面积集中荷载的能力，
是评价土工合成材料强度的力
学指标。
测试方法：刺破强力试验
1-试样；2-环形夹具；
3-Φ8mm平头顶杆
图7 刺破试验示意图
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种土工合成材料中的两种或两种以上组合起来。
（1）复合土工膜 定义：土工膜和土工织物
按一定要求制成 用途：防渗和加筋
（2）土工复合排水材料 定义：以不同形状的土工
合成材料芯材组成的排水材料。 用途：软基排水固结处理、
路基纵横排水、隧道排水等。
图4 土工复合材料
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（2）撕破强力 定义：是指材料受荷载作用直至撕裂破坏时的极
限破坏应力。
意义：反映了土工合成材
料抵抗扩大破损裂口的能力，
是评价土工织物和土工膜破
损的扩大程度难易的重要力
学指标。 测试方法：梯形法
图5 撕破强度梯形试 样示意图
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2）隔离作用 3）排水作用
针刺无纺土工织物或复合型土工织物都有这种功能。 4）反滤作用
有纺织物和无纺织物都有这种功能。如土坝下游堆石棱体上 游侧的反滤层即可用土工织物取代。 5）防护作用
利用土工合成材料保护堤防、水坝或海塘的边坡，以免遭到 因风浪等袭击所导致的破坏。 6）防渗作用
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图1 纺织土工织物 图2 无纺土工织物
2．土工膜 定义：土工膜是由聚合物或沥青制成的一种相对不
透水的薄膜 。主要由聚氯乙烯（PVC）、氯横化聚乙 烯（CSPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯 （VLDPE）制成。
特点：渗透性低 用途：常用作流体或蒸气的阻拦层
安徽工业大学本科生课程
（第九章 土工合成材料）
主讲人：×××
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本章主要教学内容与要求
教学目标
※掌握：土工合成材料在工程中的应用。 ※熟悉：介绍了土工合成材料的种类和技术性能。 ※了解：土工合成材料的在国内外发展历程，
教学重点
※土工合成材料的种类和主要技术性能。 ※土工合成材料在工程中的应用。
4．特种土工材料
（1）土工膜袋 定义：是由双层聚合化 纤织物制成的连续（或单独） 袋状材料。 分类：机制膜袋
简易膜袋 用途：护坡或其它地基处 理工程。 （2）土工网 定义：由平行肋条经以 不同角度与其上相同肋条粘结 成为一体的土工合成材料。
用途：软基加固垫层、坡面 防护、植草以及用作制造组合土 工材料的基材。 （3）土工网垫和土工格室
（2）厚度
定义：土工合成材料 在承受规定的压力下正反 两面之间的距离。
意义：它反映了材料 的力学性能和水力性能 。
测试方法：千分尺直 接测量。
（3）幅度
定义：是指整幅土工合 成材料经调湿，除去张力后 ，与长度方向垂直的整幅宽 度。
意义：它反映了材料的 有效使用面积。
测试方法：钢尺直接测 量。
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路基填挖交界处、高填方路堤与陡坡路堤、软土地基路堤 、软土地基不同处理方式交界处、改扩建公路新老路基结合处 ，以及路基与桥台构造物结合处等路段，可采用土工合成材料 防治路基不均匀沉降。
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土木工程合成材料在公路工程中的应用：
5） 防沙固沙 土工合成材料可用于沙漠地区公路路基整体稳定、边坡稳
主要是利用土工薄膜阻裁流过土体的渗透水流。 7）减载作用 这是指利用泡沫塑料取代常规的回填土，以减轻下部结构或土体 所承受的荷载。
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土木工程合成材料在公路工程中的应用：
1）路基加筋 当路基稳定性不足、需要构筑陡坡以减少占地，以及对路堤边
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9.3土工合成材料的性能
1.物理性能 主要包括单位面积质量、厚度、幅度和当量孔径等。
（1）单位面积质量 定义：单位面积的土工合成材料在标准大气条件下
的质量。 意义：是反映材料用量、生产均匀性以及质量稳定
性的重要物理指标。 测试方法：称量法
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（5）穿透性能 定义：是指土工合成材
料抵抗片状或针状不规则物 体穿透的能力。
意义：反映了土工合成 材料抵杭冲击和穿透的能 力，是评价土工织物抵抗锐 利物体穿刺破坏的力学指标。
测试方法：落锥穿透试验
图8 落锥穿刺试验
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（6）摩擦性能 定义：是指土工合成材料表面具有一定的摩擦能力。 意义：评价土工合成材料工程结构稳 定性的重要指标 测试方法：直剪摩擦试验（评价土工合成材料的摩擦 特性）；拉拔摩擦试验（用于计算土工合成材料与现 场土石材料的摩擦剪切强度 ）。
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第九章 土工合成材料
土工合成材料概述 合成材料种类 土工合成材料的性能 土工合成材料的工程应用
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第九章 土工合成材料
9.1土工合成材料概述
土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。它以人 工合成或天然聚合物，如塑料、化纤、合成橡胶等为原 料，制成各种类型的工程材料，置于土体内部、表面或 各层土体之间，以发挥加强或保护士体的作用。土工合 成材料可分为土工织物、土工膜、土工复合材料、土工 特种材料等类型，目前已广泛应用于水利、水电、公路、 铁路、建筑、海港、采矿、军工等各个工程领域。
土工格栅、土工带、土工格室、土工网、 土工特种材料 土工模袋、土工网垫、土工织物膨润土
垫（GCL）、聚苯乙烯板块（EPS）等
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1．土工织物 定义：土工织物是用于岩
土工程和土木工程的机织、 针织或非织造的可渗透的聚 合物材料。
分类：纺织、无纺 特点：纺织的土工织物强 度和刚度较高，排水性差； 无纺的过滤、排水性能较好 ，断裂延伸率较高，但强度 相对较低。
力学指标， 测试方法：干筛法
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3.耐久性能 是指土工合成材料抵抗自然因素长期作用而其技
术性能不发生大幅度衰退的能力，主要包括抗氧化性、 抗酸碱性能和抗紫外线性能等。
（1）抗氧化性能 定义：是指土工合成材料抵抗与氧气氧化的性能。 意义：是反映土工合成材料耐久性能的最重要指标
之一。 测试方法：抗氧化性试验（适用于除土工膜外的以
聚丙烯和聚乙烯为原料的各类土工合成材料）
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（2）抗酸碱性能 定义：是指土工合成材料抵抗酸、碱溶液侵蚀的
能力。 测试方法：采用无机酸（碱）浸泡试验测定
（3）抗紫外线性能 定义：是指土工合成材料抵抗自然光照等老化因
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3．土工格栅 定义：土工格栅是由有
规则的网状抗拉条带形成的 用于加筋的土工合成材料。
分类：玻璃纤维类 聚酯纤维类
特点：质量轻且有一定柔性 用途：加筋材料，加固土体
图3 土工格栅示意图
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土木工程合成材料在公路工程中的应用：
3）路基防护
土工合成材料坡面防护可采用三维土工网、平面土工网、 土工格栅、土工格室、植生袋。沿河和库海岸路基冲刷防护可 采用土工织物软体沉排、土工膜袋等。土工格栅喷射混凝土坡 面防护可用于低等级公路边坡防护。 4）路基不均匀沉降防治
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（3）顶破强力 定义：是指材料受顶压荷载直至破裂时的最大顶
压力。 意义：反映了土工合成材料抵抗各种法向静态
应力的能力，是评价土工合 成材料力学性能的重要指标。
测试方法：CBR顶破试验
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图6 顶破试验示意图
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2.力学性能 主要包括拉伸性能、撕破强力、顶破强力、刺破强
力、穿透强力和摩擦性能等。 （1）拉伸性能
定义：是指材料抵抗拉伸断裂的能力。 意义：它是评价土工合成材料使用性能及工程设计 计算的最基本技术指标。 测试方法：宽条拉伸试验、接头/接缝宽条拉伸试 验和条带拉伸试验。
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（4）当量孔径 定义：是指土工格栅、土工网等大孔径的土工合
成材料的网孔尺寸通过换算折合成与其面积相当的 圆形孔的孔径。
意义：它是检验材料尺寸规格的主要物理指标。 测试方法：用游标卡尺测量。
公式： De= A
式中：De—当量孔径（mm）； A—网孔面积（ mm2 ）。
定义：土工网垫和土工格室 是都是由聚合物构成三维结构聚 合物。
用途：防冲蚀和保土工程。 （4）聚苯乙烯泡沫塑料（EPS ）
定义：是近年来发展起来的 超轻型土工合成材料。