土工合成材料在整治路基病害工程中的应用

土工合成材料在整治路基病害工程中的应用

2.2.4.3 土工模袋

土工模袋是由上下两层土工织物制成大面积连续袋状材料，袋内充填混凝土或水泥砂浆，凝固后形成整体混凝土板，可用作护坡。这种袋体代替了混凝土浇注模板，故而得名。模袋上下两层之间用一定长度尼龙绳来保持其间隔，可以控制填充时厚度。浇注在现场用高压泵进行。混凝土或砂浆注入模袋后，多余水量可从织物孔隙中排走，故而降低了水分，加快了凝固速度，使强度增高。按加工工艺不同，可将模袋分为两类，即机织模袋和简易模袋。前者是由工厂生产定型产品，而后者是用手工缝制而成。

2.2.4.4 土工格室

土工格室是由强化高密度聚乙烯宽带，每隔一定间距以强力焊接而形成网状格室结构。典型条带厚1.2 mm、宽100 mm，每隔300 mm进行焊接。格室张开后，可填以土料，由于格室对土侧向位移限制，可大大提高土体刚度和强度。它可用于处理软弱地基，增大其承载力，沙漠地带可用于固沙，还可用于护坡等。

2.2.4.5 土工管及土工包

土工管、土工包是用经防老化处理高强土工织物制成大型管袋及包裹体，可有效地护岸和用于崩岸抢险，或利用其堆筑堤防，解决疏浚弃土放置难题。

土工包是将大面积高强度土工织物摊铺在可开底空驳船内，充填200～800 m3料物，将织物包裹闭合，运到一定部位，沉至预定位置。在国外，该技术大量用于环保。

2.2.4.6 聚苯乙烯板块

聚苯乙烯板块称泡沫塑料，是以聚苯乙烯聚合物为原料，加入发泡剂制成。它主要特点是质量极轻、导热系数低、吸水率小，但也有一定抗压强度。由于其质轻，可用它代替土料，填筑桥端引堤，解决桥头跳车问题、其导热系数低，故在寒冷地带，可用该材料板块防止结构物冻害，例如在挡墙背面或闸底板下，放置泡沫塑料以防止冻胀等。

2.2.4.7 土工合成材料粘土垫层

土工合成材料粘土垫层是由两层或多层土工织物(或土工膜)中间夹一层膨

润土粉末(或其他渗透性材料)以针刺(缝合或粘接)而成—种复合材料。它与压实粘土垫层相比，具有体积小、质量轻、具柔性、密封性良好、抗剪强度较高、施工简便、适应不均匀沉降等优点，可以代替—般粘土密封层，用于水利或土木工程中防渗或密封设计。国外大量用于废料坑底部防渗衬砌和顶部封盖。

2.3 土工合成材料工程特性

2.3.1 物理特性

2.3.1.1 厚度

土工合成材料厚度用mm表示，厚度变化对织物孔隙率、透水性和过滤性等水力特性有很大影响。常用各种土工合成材料厚度是：土工织物一般为0. 1～5 mm，最厚可达十几毫米；土工膜一般为0.25～0.75 mm，最厚可达2～4 mm；复合型材料有时采用较薄土工膜，最薄可达0.1 mm；土工格栅厚度随部位不同而异，其肋厚一般由0.5 mm至几十毫米。有些材料在受压时厚度变化很大，需规定在某固定压力下测定厚度。一般规定此压力为2 kP a。根据工程需要还应测试在20 kPa、200 kPa压力下系列厚度。土工织物厚度可采用专门厚度测试仪，土工膜厚度可直接用千分尺测定，—般要求加压面积为25 cm2，试样面积应大于加压面积2倍，加压时间30 s，试样不少于10块。

2.3.1.2 单位面积质量

单位面积质量为单位面积土工合成材料具有质量，它反映材料多方面性能，如抗拉强度、顶破强度等力学性能以及孔隙率、渗透性等水力学性能。通常以g/m2表示，是土工合成材料主要物理性能之一。土工织物和土工膜单位面积质量受原材料密度影响，同时受厚度、外加剂和含水量影响，常用土工织物单位面积质量一般在50～1 200 g/m2范围内。测定单位面积质量采用秤量法，试样面积为100 cm2，数量不得少于10块，天平秤量读数应精确到0.01 g(现场测试为0.1 g)。测试前要求试样在标准大气压下恒温(20±2 ℃)，恒湿(65 %±2 %)24 h。

2.3.2 力学特性

反映土工合成材料力学特性指标主要有拉伸特性及抗拉强度、撕裂强度、顶破强度、刺破强度、穿透强度及握持强度等。

2.3.2.1 拉伸特性及抗拉强度

土工合成材料是柔性材料，大多通过其抗拉强度来承受荷载以发挥工程作用，因此抗拉强度及其应变是土工合成材料主要特性指标。土工合成材料抗拉强度与测定时试样宽度、形状、约束条件有关，必须在标准规定条件下测定。土工织物在受力过程中厚度是变化，不易精确测定，故其受力大小一般以单位宽度所承受力来表示，单位为kN/m或N/m，而不是习惯上所用单位面积应力来表示。

目前测定抗拉强度基本上是沿用纺织品条带拉伸试验方法，即把试样两端用夹具夹住，以一定速率施加荷载进行拉伸直到破坏，测得试样自身断裂强度及变形，并绘出应力—应变曲线。目前条带拉伸试验试样分宽条与窄条两种，宽条试样宽200 mm、长100 mm，宽长比B/L＝2；窄条试样宽5 0 mm、长100 mm，宽长比B/L=1/2。试验机具应选择具有等速拉伸性能、能测读拉伸过程中拉力和伸长量或直接记录拉力—伸长关系曲线拉力机，同时要求试样最大断裂力在满量程10 %～90 %范围内。国内规定拉伸速率为50 mm/min。

目前关于土工合成材料拉伸力学特性一般采用室内无侧限拉伸试验进行测试。但现场埋设在填料中土工筋材力学特性因填料约束作用而不同，人们曾通过对不同宽带试件进行拉伸试验，以评价筋材受侧向约束影响。但更科学是应将筋材埋在填料中进行测试。此时力学特性所受影响因素较多。有约束拉伸试验表明，约束力将增加土工织物抗拉强度和模量，对于土工格网和土工格栅，约束力影响更为显著，因为除了界面摩擦阻力外，筋材横肋所受拉伸方向土压力还将约束其变形，从而增大了模量。

2.3.2.2 握持强度

土工织物承受集中力现象普遍存在，握持强度是反映其分散集中力能力。握持强度试验选用仪器一般与条带拉伸试验相同，但试验方法不同。握持强度试验是握持试样两端部分宽度而进行一种拉力试验。它强度由两部分组成，一部分为试样被握持宽度抗拉强度；一部分为相邻纤维提供附加抗