土工合成材料性能指标的分类
土工合成材料培训
土工合成材料培训土工合成材料是一种专门用于土木工程和环境工程中的新型材料，其以合成纤维材料和土工薄膜为主体，通过物理或化学的方式相互结合而形成的一种材料。
它具有良好的机械性能、化学稳定性和抗老化性能，可以在土工工程中起到增强土体、隔离和排水的作用。
本文将介绍土工合成材料的基本性能、应用领域和施工技术等内容。
土工合成材料的基本性能包括：强度、变形、过滤特性等。
强度是指土工合成材料在承受荷载时所能承受的最大应力，是衡量材料抗拉、抗剪和抗压能力的重要指标。
变形是指土工合成材料在荷载作用下的形变程度，它是衡量材料柔性和变形能力的指标。
土工合成材料的过滤特性是指其在不同颗粒大小的土体中具有良好的过滤性能，可以阻止较大颗粒的渗透，保证土体的稳定性和排水性能。
土工合成材料的应用领域非常广泛，包括道路、铁路、河道工程、防渗、排水、固土、抗滑等。
在道路和铁路工程中，土工合成材料可以用于路基加固、软土地基处理等；在河道工程中，可以用于河道整治、护岸工程等；在防渗和排水工程中，可以用于堤坝的隔离防渗和排水系统的建设；在固土和抗滑工程中，可以用于边坡加固和土石坡面的防护。
土工合成材料的施工技术主要包括选材、设计、预处理、施工和验收等环节。
选材是指根据工程的实际情况选择合适的土工合成材料，包括材料的类型、规格、技术指标等；设计是指根据工程要求和土体条件确定土工合成材料的使用方法和施工要求；预处理是指在施工前对土地进行清理、平整和湿润等处理工作；施工是指按照设计方案和施工要求进行土工合成材料的铺设、连接和固定等操作；验收是指在施工后对土工合成材料进行质量检测和验收，确保工程的质量和使用效果。
土工合成材料的培训主要涉及到相关的理论知识、实际案例和施工技术等内容。
培训的目的是提高学员对土工合成材料的了解和应用能力，掌握相关的设计和施工技术。
培训内容包括土工合成材料的性能特点、使用原理、施工工艺和施工效果等；培训形式可以是理论与实践相结合的方式，通过课堂讲解、案例分析和现场实践等方式进行。
土工合成材料讲解
二、土工合成材料的种类、功能及特性
2.1 土工合成材料的聚合物（原材料）
名称
特性
聚乙烯（PE） 良好柔软性、延展性、透明性、耐寒性、加工性
聚丙烯（PP） 耐热性、化学稳定性、电绝缘性好，耐光性、韧性差
聚氯乙烯（PVC）较高强度，耐磨、阻燃，热稳定性差，易老化
聚酯（PET） 热塑性塑料中强韧性最好，透光率好，耐酸不耐碱，
土工合成材料在我国情况
应用始于20世纪60年代 土工织物从1976年用于护岸、防汛抢险及提防等 工程 1995年，“中国土工合成材料工程协会”成立 2002年，我国土工合成材料应用工作者获得国际 土工合成材料学会（IGS）颁发的专门奖项 1998年，我国暴发特大洪水，土工合成材料在抗 洪中起到很好作用。中央领导高度重视，这促进 了土工合成材料的正规化和普及化
保护层 （护面层和垫层）：保护土工膜不破坏，一般有
素土、砂砾石，预制或现浇混凝土板 ，干砌石等
支持层：使土工膜受力和变形均匀
复合土工膜
是一种以土工膜为主体，同时在其一侧或两侧粘有无纺织 物、有纺织物或加筋材料等土工材料等的复合土工材料。 其功能较多，发展潜力较大。 由于布加筋的作用，使复合膜既具有布的特点又具有膜的 特点，抗胀破、撕裂、刺破能力大大加强。 设计时优先考虑膜的变形率和布的强度。 复合膜生产宽度有限，大幅使用时，搭接缝的防渗与强度 特性不容忽视。
它排水性能良好、质量轻、施工方便、对土的扰动小、造 价低廉、工效高。 它一出现便迅速被推广使用，现我国排水带年用量达到近 亿延米（赵维炳，2006）。 应用：提高软地基的承载力与稳定性 减少建筑基础的沉降
⑴可测深的排水带：“数字式”、“铜丝式” ⑵整体式排水带。 ⑶排水加固工程的发展。
土工合成材料应用技术
第一节土工合成材料应用技术一、基本规定（一）材料<1>土工合成材料性能指标应按工程使用要求确定下列试验项目：< 1.1>物理性能：材料密度、厚度（及其与法向压力的关系）、单位面积质量、等效孔径等；<12>力学性能：拉伸、握持拉伸、撕裂、顶破、CBR顶破、刺破、胀破等强度和直剪摩擦、拉拔摩擦等；< 1.3>水力学性能：垂直渗透系数（透水率）、平面渗透系数（导水率）、梯度比等；< 1.4>耐久性能：抗紫外线能力、化学稳定性和生物稳定性、蠕变性等。
<2>用于工程的性能指标应模拟工程实际条件进行测试，分析实际环境对测定值的影响。
<3>蠕变折减系数、施工损伤折减系数、老化折减系数在无实测资料时，综合强度折减系数宜采用2.5〜5.0；施工条件差、材料蠕变性大时，综合强度折减系数应采用大值。
<4>土工合成材料与土的拉拔摩擦系数应通过试验测定。
无实测资料,对于不均匀系数大于5的透水性回填土料。
<5>土工合成材料应经具有国家或省级计量部门认可的测试单位测试。
材料进场时，应有出厂合格证和标志牌，并应进行抽检。
<6>材料运送过程中应有封盖。
存放场地应通风干燥，严禁日光照射并应远离火源。
（-）设计原则<1>土工合成材料用于岩土工程的工程设计与施工时应遵从岩土工程及各行业标准的原则。
<2>设计方案应根据工程主要目的、材料布放位置、长期工作条件对材料耐久性要求、施工环境以及经济等因素确定。
<3>重要工程宜通过生产性试验确定设计施工参数。
<4>设计应根据工程需要确定必要的安全监测项目o（三）施工检验<1>应用土工合成材料的工程应根据工程实际情况，制订施工检验细则。
<2>施工时应有专人随时检查。
每完成一道工序应按设计要求及时进行质量评定。
铁路路基工程常用土工合成材料分类及主要技术指标
铁路路基工程常用土工合成材料分类及主要技术指标铁路路基工程常用土工合成材料分类及主要技术指标铁路路基设计手册（新修订）附录四常用土工合成材料第一节土工合成材料的分类及功能一、土工合成材料分类（一）按原材料性能分类聚合物是土工合成材料的主要原料。
聚合物按性能分为塑料、纤维和橡胶三大类：1．塑料在一定条件下具有流动性、可塑性，并能加工成形，当恢复平常条件（如除去压力和降温），则仍保持加工时形状的聚合物称为塑料。
塑料分为热塑性塑料（如聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等）和热固性塑料（如酚醛树脂、脲醛树脂等）。
2．纤维长度大于直径1000倍以上而又具有一定强度的线形或丝状且直径很小的聚合物称为纤维。
重要的合成纤维品种有：聚脂纤维（如涤纶）、聚酰胺纤维（如尼纶）、烯类纤维（如腈纶、维尼纶）。
3．橡胶在室温下具有高弹性的聚合物材料称为橡胶（又称弹性体）。
重要的合成橡胶品种有顺丁橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶等。
塑料、纤维和橡胶的原材料可以是相同的，例如聚氯乙烯可以制成塑料产品、纤维和类似于橡胶的制品。
（二）按制造方法分类土工合成材料（Geosynthetics）品种繁多，依制造方法分为：1???机织（含编织）织造????针织?????土工织物?????针刺????非织造（无纺）?热粘结???化学粘结??????土工膜?土工合成材料????复合土工膜??土工复合材料?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?????工格室、土工网、土工模袋、?土工格栅、土工带、土??润土垫（GCL）、聚苯乙烯 ?土工网垫、土工织物膨?土工特种材料?板块（EPS）等???1．编型土工纤维：由单股线或多股线编织而成。
2．织型土工纤维（机织物）：类似民用纺织品，其特点是孔径均匀，沿经或纬线方向的强度大，但斜交方向低，拉断时伸长较低。
3．无纺型（不织型）土工纤维：由合成纤维原料加工的连续长丝以不规则的排列联接起来而成，这种土工纤维抗拉强度一致。
土工合成材料在公路工程中的应用13
桥头跳车一直是公路 、铁路部门要解决的技术 难题 。近年来人们相继采用加筋土技术来处理桥头 跳车 。应用方式有两种 :平铺筋材加固桥台台背填 料 (图 5) 和加筋土柔性桥台 。前一种方式是在石砌 或混凝土刚性桥台台背采用加筋土填筑技术 ,利用 土工格棚等筋材的抗拔作用改变土体中的受力状 态 ,减少路基顶面的沉降及沉降差 ,从而减小桥头错 台 ,达到避免桥头跳车的目的 。后一种方法是将刚 性桥台改为加筋土桥台 ,克服水泥混凝土类刚性桥 台台背填料不易压实 、桥头过度段支承刚度相差过 大的缺点 ,使得桥台与台背填料支承性能基本相同 , 从而在外部荷载和自重作用下二者的受力变形协调 一致 ,防止错台的产生 。
在公路工程中 ,土工加筋材料除了可用于加固 地基和路基以外 ,还可用于路面加固 :加固基层 、加 筋沥青面层和罩面层 。将土工布 、土工格棚等材料
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第 5 期 岳惠新 郑 晖 :土工合成材料在公路工程中的应用
在面层与基层之间 、面层内合适位置或罩面层 底部铺设土工布或土工格棚 ,利用筋材张拉作用 、筋 材与结构层间的摩擦作用和裂缝在沥青面层中扩展 时筋材的桥联作用 ,可以减弱下部裂缝尖端应力集 中程度 ,降低裂缝向上扩展的速度 ,甚至改变其扩展 的方向 ,从而达到抑制反射裂缝形成的目的 ,延长路 面的使用寿命 。用于路面裂缝防治的土工合成材 料 ,宜采用玻璃纤维网或土工织物 ,其材料的技术要 求应满足《公路土工合成材料应用技术规范》J TJ / T019 —98 (见表 1 、表 2) 的规定 。实际采用的玻纤 网网孔尺寸宜为上铺筑的沥青面层材料最大粒径的 0. 5～1. 0 倍 。采用的土工织物应能耐 170 ℃以上的 高温 。
土工合成材料课件2
百分数(％)表示。该指标不直接测定，由单位面积质量、密 度和厚度计算得到。可按下式计算
孔隙率可按下式计算： np=1-（M/ρ·δ） 式中：np为孔隙率，％；M为单位面积 质量，g/m2；ρ为原材料密度，g/m3；δ为厚 度，m。
孔隙率与厚度有关，所以孔隙率也随压力增大而 变小。 有时织造和非织造土工织物的孔径和渗透系 数很接近，但不能认为两者水力性能相似。非织 物土工织物的孔隙率远大于织造土工织物，因此 其具有更好的反滤和排水性能。
《土工合成材料应用技术规范》（ GB50290 ） 将土工合成材料分为土工织物、土工膜、土工复 合材料和土工特种材料等类型。土工复合材料是 由上述各种材料复合而成，如复合土工膜、复合 土工织物、复合土工布、复合防排水材料（排水 带、排水管）等。土工特种材料包括土工膜袋、 土工网、土工网垫、土工格室、土工织物膨润土 垫、聚苯乙烯泡沫塑料（ＥＰＳ）等。
3、土工复合材料(geocomposite)
土工复合材料是两种或两种以上的土工 合成材料组合在一起的制品。这类制品 将各组合料的特性相结合，以满足工程 的特定需要。不同的工程有不同的综合 功能要求，故土工复合材料的品种繁多， 可以说土工复合材料是当前和今后一段 时期发展的大方向。
图5 塑料排水带断面示意图（单位：mm） （a）城垛式；（b）口琴式 （c）乳头式
图6
软式排水管构造示意图
图7
复合排水材料
4、土工特种材料
土木特殊材料是为工程特定需要而生产的产品，品 种多。
图8 土工格栅
图9 加筋带焊成的土工格栅
图10
土工格室
1、GB 50290-1998 土工合成材料应用技术规范 2、GB/T 13760-2009 土工合成材料 取样和试样准备 3、GB/T 13761.1-2009 土工合成材料 规定压力下厚度测定 第1部分： 单层产品厚度的测定方法 4、GB/T 13762-2009 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 5、GB/T 13763-1992 土工布梯形法撕破强力试验方法 6、GB/T 14799-2005 土工布及其有关产品 有效孔径的测定 干筛法 7、GB/T 14800-1993 土工布顶破强力试验方法 8、GBT 15788-2005 土工布及其有关产品 宽条拉伸试验 9、GBT 15789-2005 土工布及其有关产品_无负荷时垂直渗透特性的测 定 10、GBT 16989-1997 土工布接头接缝宽条拉伸试验方法 11、GB/T 17630-1998 土工布及其有关产品 动态穿孔试验 落锥法 12、GB/T 17631-1998 土工布及其有关产品 抗氧化性能的试验方法 13、GB/T 17632-1998 土工布及其有关产品 抗酸、碱液性能的试验方 法 14、其他
2022年一级建造师《市政公用工程管理与实务》考点精讲：土工合成材料的应用
2022一级建造师《市政实务》考点精讲：土工合成材料的应用【考点6】土工合成材料的应用【考查分值】2分【考点频率】5年4次，2017多选、2019案例、2021多选和案例【考点难度】★★★土工合成材料的应用土工合成材料可分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料等类型。
土工合成材料可设置于岩土或其他工程结构内部、表面或各结构层之间，具有加筋、防护、过滤、排水、隔离等功能。
一、路堤加筋（2）土工格栅、土工织物、土工网等土工合成材料均可用于路堤加筋，其中土工格栅宜选择强度高、性能。
（3）加筋路堤的施工原则是以能够充分发挥加筋效果为出发点。
合成材料连接应牢固，受力方向的连接强度不得低于材料设计抗拉强度，其叠合长度不应小于300mm，连接时搭接宽度不得小于150mm。
（4）铺设土工合成材料的土层表面应平整，表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物。
（6）填料不应直接卸在土工合成材料上面，必须卸在已摊铺完毕的土面上；卸土高度不宜大于1m，以防局部承载力不足。
卸土后立即摊铺，以免出现局部下陷。
（7）第一层填料宜采用轻型压路机压实，当填筑层厚度超过600mm后，才允许采用重型压路机。
边坡二、台背路基填土加筋（2）加筋台背适宜的高度为5.0～10.0m。
（3）土工合成材料与构造物应相互连接，并在相互平行的水平面上分层铺设，加筋材料间距应经计算1:1的坡度自下而上逐层增大，最下一层的铺设长度不应小于计算的最小纵向铺设长度。
（4）施工程序：清地表→地基压实→锚固土工合成材料、摊铺、张紧并定位→分层摊铺、压实填料至下一层土工合成材料的铺设标高。
（5）相邻两幅加筋材料应相互搭接，宽度宜不小于200mm，并用牢固方式连接，连接强度不低于合成材料强度的60%。
（6）边角处厚度不得大于150mm。
压实标准按相关规范执行。
施工时应设法避免任何机械、外物对土工合成材料造成推移或损伤，并做好台背排水，避免地表水渗入、滞留。
三、路面裂缝防治（1）采用玻纤网、土工织物等土工合成材料，铺设于旧沥青路面、旧水泥混凝土路面的沥青加铺层底玻纤网网孔尺寸宜为其上铺筑的沥青面层材料最大粒径的土工织物应能耐170℃以上的高温。
土工合成材料
功能和应用
土工合成材料的功能 土工合成材料具有多方面的功能，一种土工合成材料往往 就兼有数种功能。随着土工复合材料的发展，所兼有的功 能就更多。总的说来，土工合成材料的主要功能可归纳为 六类，即反滤功能、排水功能、隔离功能、防渗功能、防 护功能以及加固(筋)能。 土工合成材料的应用 土工合成材料是应用于岩土工程的、以合成材料为原材料 制成的新型建筑材料，已广泛应用于水利、公路、铁路、 港口、建筑等工程的各个领域。目前，国内外通常采用聚 酯纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维及聚乙烯醇纤维等原料 制造土工合成材料，形成了八大系列产品，如：土工织物、 土工膜、土工网、土工格栅、土工席垫、土工格室、土工 复合材料及相关产品等。
力学性能测试(宽条拉伸试验)
1、适用范围 （1）本方法规定了用宽条试验测定土工织物及其有关产品拉伸性能 的试验方法。 （2）本方法适用于大多数土工合成材料，包括土工织物及复合土工 织物，也适用于土工格栅。 （3）本方法包括测定调湿和浸湿两种试样拉伸性能的程序，包括单 位宽度的最大负荷和最大负荷下的伸长率以及特定伸长率下的拉伸力 的测定。 2、引用标准 GB/T6682 分析试验用水—规格和试验方法。 3、定义 （1）名义夹持长度 ①用伸长计量时，名义夹持长度：在试样的受力方向上，标记的两个 参考点间的初始距离，一般为60mm(两边距试样对称中心为30cm),记 为Lo.
试验前准备
试验前准备
梯形法取样可使每个试样的纵横向纤维都 互不相同，并使试样分布于较广的范围内， 从而试样更具有代表性。在我们裁取工作 中还应注意以下几点： （1）用于每次试验的试样，应从样品长度 和宽度方向上均匀地裁取，但距样品幅边 至少10cm； （2）试样不应包含影响试验结果的任何缺 陷； （3）对同一项试验，应避免两个以上的试
2018道路工程12-第二章第五节土工合成材料
2一、土工合成材料在公路工程中的应用与要求土工合成材料的分类第五节土工合成材料土工布第五节土工合成材料土工膜第五节土工合成材料土工格栅第五节土工合成材料当量孔径计算过程：拉伸过程中试样的拉力和伸长量，记录线。
对比试验要点测定土工织物等的拉伸长度和最大负荷下 1.纵向和横向各剪取至少5块试样；2.无纺类试样宽度200mm ±1mm，机织类先剪成220mm宽，再拆成200mm±1mm；3.预张力相当于最大负荷的1%；4.试样在距钳口5mm 内范围断裂，结果剔除。
测定土工织物等的接头和接 1.每块试样应含有一个接缝或接头，其余同“宽条拉伸试验”土工合成材料试验适用于测定各类黏焊土工格栅黏焊点的极限离力。
15mm长的切口，并画上夹持线。
顶破强力试验和刺破强力试验顶破强力试验是指土工合成材料受顶压荷载至破裂时的最大顶压力，反映了土工合成材料抵态应力的能力。
刺破强力试验反映了土工合成材料抵抗小面积的能力。
土工合成材料顶破强力试验和刺破强力试验的主要顶破强力试验刺破强力试验：直径为50mm 2.试样面积：φ300mm 的试样5块率：下降速度为in1.平头顶杆8mm2.裁取圆形试样10块，直径不小于100mm3.加载速率：下降为300mm /m 土工合成材料土工合成材料的摩擦特性。
摩擦剪切强度。
摩擦特性试验统一采用标准砂土，结土工合成材料的摩擦特性，不同的土工材料可以优劣。
拉拔摩擦特性试验采用的是密实度，结果用于设计参数。
土工合成材料、水力性能试验1.垂直渗透性能试验（恒水头法）土工织物用于反滤材料，要求既能阻止颗粒随具有一定的透水性。
本试验采用渗透定水头下垂直渗透性能。
适用于土工织物和合土工织物。
仪夹持器的最小直径50mm。
土工合成材料第五节土工合成材料 试样数量不小于5块，在含有湿润剂的水中，至少浸泡12h直至饱和并赶走气泡。
首先向渗透仪注水达到50mm 的水头差，关掉供水后，如果试样两侧的水头在5m in内不能平衡，说明渗透仪中有未排除干净的空气。
第八章 土工合成材
定义
机械粘合是以不同的机械 工具将纤维加固。有针刺 法和水刺法两种。
1.热粘合 热粘合是将纤维在传送带上成网，让其通过两个反向转 动的热辊之间热压，纤维网受热达到一定温度后，部分纤 维软化熔融，互相粘连，冷却后得到固化。这种方法主要 用于生产薄型土工织物，厚度一般为0.5~1.0mm。由于纤 维是随机分布的，织物中形成无数大小不一的开孔，又无 经纬丝之分，故其强度的各向异性不明显。 纺粘合是热粘合中的一种，是将聚合物原材料经过熔融、 挤压、纺丝成网、纤维加固后形成的产品。该种织物厚度 薄而强度高，渗透性大。由于制造流程短，产品质量好， 品种规格多，成本低，用途广，近年来在我国发展较快。
热粘合
化学粘合
机械粘合
定义
热粘合是将纤维在传送带上成网 让其通过两个反向转动的热辊之 间热压，纤维网受热达到一定温 度后，部分纤维软化熔融，互相 粘连，冷却后得到固化。
定义
化学粘合是通过不同工艺将粘合剂 均匀地施加到纤维网中，待粘合剂 固化，纤维之间便互相粘连，使网 得以加固，厚度可达3mm。常用的 粘合剂有聚烯酯、聚酯乙烯等。
（二）土工网
土工网是由聚合物经挤塑成网，或由粗股条编织， 或由合成树脂压制成的具有较大孔眼和一定刚度的平 面结构网状材料。如下图。
（二）土工网 土工网是由聚合物经挤塑成网，或由粗股条编织， 或由合成树脂压制成的具有较大孔眼和一定刚度 的平面结构网状材料。网孔尺寸、形状、厚度和 制造方法不同，其性能也有很大差异。一般而言， 土工网的抗拉强度都较低，延伸率较高。这类产 品常用于坡面、防护、植草、软基加固垫层或用 于制造复合排水材料。
软式排水管
软式排水管又称为渗水软管， 是由高强度钢丝圈作为支撑 体及具有反滤、透水、保护 作用的管壁包裹材料两部分 构成的 。
土工合成材料规范
土工合成材料规范土工合成材料是指由聚合物材料和土工合成纤维按照一定比例混合而成的复合材料。
在土工工程中，它广泛应用于土壤加固、防渗、隔离、过滤等方面。
为了确保土工合成材料的质量和施工效果，制定了一系列的规范和标准。
本文将介绍土工合成材料的一些主要规范要求。
首先，土工合成材料的规范要求包括物理性能和化学性能两个方面。
物理性能规范要求材料的拉伸强度、撕裂强度、抗刺穿性能、抗大变形性能等指标。
其中，拉伸强度是指材料在拉伸过程中能承受的最大外力，撕裂强度是指材料在受到撕裂时的抗拉性能，抗刺穿性能是指材料在遭受尖锐物体穿刺时的抵抗能力，抗大变形性能是指材料在遭受大变形时的回弹性能。
化学性能规范要求材料的耐酸碱性、抗紫外线性能、耐老化性能等指标。
这些规范要求确保土工合成材料能在复杂的土工环境中长期稳定使用。
其次，土工合成材料的规范要求还包括材料的使用方法和施工要求。
使用方法规范要求材料在土工工程中的应用范围、使用条件、施工步骤等。
比如，土工合成材料适用于土壤加固中的路基、边坡、堤坝等工程，但不适用于永久浸泡在水中的环境。
施工要求规范要求对材料的存放、运输、搭接、焊接等方面进行详细的规定。
例如，土工合成材料在存放时要注意避免阳光直射，不能与酸碱物质接触，材料的搭接和焊接需要符合一定的要求，以保证材料的正常使用效果。
此外，土工合成材料的规范要求还包括材料的检验与试验方法。
为了确保土工合成材料的质量，规范要求对材料进行严格的检验和试验。
检验方法规定了对材料进行外观、尺寸、质量、物理性能等方面的检验指标和方法。
试验方法规定了对材料进行拉伸试验、撕裂试验、抗刺穿试验等物理性能试验的具体操作步骤和测试仪器的选择。
最后，土工合成材料的规范要求还包括质量控制和质量评定。
质量控制规定了制造商在材料生产过程中应该采取的控制措施，包括原材料选择、生产工艺、质量检测等方面。
质量评定规定了对土工合成材料在工程项目中的质量进行评估和验收的方法和标准。
土工合成材料的分类及功能简介
（ ） 合土工膜 。 １复 土工膜一 土工 织物组合 ， 为复合 土工膜 ， 要用来 防 称 主 渗、 加筋和增加与土面之 间摩 阻力的作用 。 （） ２ 土工复合排水 材。 土工复合排水材是 以无 纺土工织物和土工网、 土工膜或 不同形状合成材料 芯材 组成 的土工应用的排水材料 ， 常用的 如塑料排水板 ， 于软土地基处理 ， 用 可加速排水 固结 。 ２ 土 工 合成 材 料 的 功 能 土工合成材料 的种类虽然很 多 ， 但其主要功能综合 起来 可归纳为过滤 、 水 、 排 隔离 和加筋 四种。
物网垫 ， 后者多 为蜂 窝状 或 网状 三维 结构 ， 主要用 于护坡 或 植草绿化。轻型土工合成材料 主要 是泡沫聚苯乙烯块 ， 用作 路基填料 ， 可减轻 自 、 小工 后沉降 ； 重 减 也可用作 防冻层 。
１４ 复合 型 土 工合 成 材 料 ．
可以有效地分布土体 的应 力 ， 增加 土体 的强度 ， 限制土体 的 侧限位 移 ， 提高土体 的整体性及稳定性 。这方 面最好的实例
土工织物 、 土工膜和某些 特种 土工合 成材 料 ， 以两种 或 多种材料形式相互组 合起 来 ， 形成复合 型土 工合成 材料 。 便 其特点是将构成材料 的不 同特性综合起 来 ， 从而具有多种 工 程性质。复合型土工合成材料 主要包括 如下几种产 品。
收稿 日期 ：０ ０一Ｏ ２ ２ １ ６— ２
摘
要： 简要介绍 了土工合成材料系列产 品的分类和功能 ， 目的是使读者对土工合成材料 的产 品种类及性能
有一个初 步的认识 和了解 ， 为今后这种材料在实际工程 中的应用提供 参考。
关键词 ： 土工合成材料 ； 分类 ； 功能
中图 分 类 号 ：２ ４ Ｕ １ １ 土 工 合成 材料 的分 类 文 献 标 识 码 ： Ｃ 文 章 编 号 ：０ ８— ３３ ２ １ ） ９－ ０ ８－ １ １０ ３ ８ （０ ０ ０ ０ ０ ０
土工合成材料的工程特性及主要功能
土工合成材料的工程特性及主要功能摘要：本文从土工合成材料发展和分类出发，详细阐述了土工合成材料的工程特性，结合土工合成材料在实际工程建设中的应用，总结了土工合成材料的主要六大功能，发现土工合成材料在实际工程建设中应用前景广泛。
关键词：土工合成材料；工程特性；主要功能1.土工合成材料的发展土工合成材料是以天然或人工合成的高分子聚合物为原料制成的一种新型工程材料。
最早应用于美国，是通过在棉机织物上铺上沥青，应用于公路建设中。
20世纪60年代初，一些国家开始采用有纺土工织物作为防渗材料，但是，由于有纺土工织物的强度具有较强的方向性，同时造价成本过高，没有得到广泛应用[1]。
60年代末期，欧洲出现了机织土工织物，主要应用于护岸防冲刷等工程中，这极大的促进了土工合成材料的应用和发展。
80年代初，随着科学技术的进步以及应用市场的大量需求，土工合成材料发展迅速，在今后的工程建设中广泛应用，并逐步向全球范围内普及。
相比于发达国家，我国土工合成材料的生产与应用起步较晚，从20世纪80年代开始，经过30余年发展，我国土工合成材料已经完全具备独立研发和制造工艺[2]。
随着我国土工合成材料生产工艺的突飞猛进，生产成本的迅速下降，土工合成材料凭借其优良特性，开始在岩土工程领域广泛应用。
常见的土工合成材料主要有：土工织物（无纺土工织物、有纺土工织物）、土工膜、土工格栅、土工网、复合型土工合成材料等。
2.土工合成材料的工程特性土工合成材料的工程特性包括物理特性、力学特性、水力学特性以及耐久性等内容[3]。
2.1土工合成材料的物理特性土工合成材料的物理特性指标主要有：单位面积质量、厚度、空隙率等。
其中单位面积质量为单位面积土工合成材料具有的质量，它反映了材料多方面的性能。
单位面积质量反映了土工合成材料的均匀程度、抗拉强度、顶破强度等力学性能和孔隙率、渗透系数等水学性能，通常以表示，是土工合成材料物理性质的重要指标之一。
土工膜和土工织物单位面积的质量受原材料密度的影响，同时受厚度、外加剂和含水量的影响。
公路土工合成材料应用技术规范
公路土工合成材料应用技术规范一、引言。
公路土工合成材料是指以合成纤维为主要原料，通过加工制成具有一定强度和延伸性的材料，广泛应用于公路工程中的土工工程领域。
本技术规范旨在规范公路土工合成材料的选择、设计、施工和验收等方面的要求，以确保公路工程施工质量，提高公路工程的使用性能和耐久性。
二、材料选择。
1. 材料种类。
公路土工合成材料主要包括聚丙烯（PP）土工布、聚酯（PET）土工布、聚乙烯（PE）土工布、玻璃纤维土工格栅等。
在选择材料时，应根据工程的具体要求和环境条件来确定合适的材料种类。
2. 技术性能。
土工合成材料的技术性能包括抗拉强度、抗撕裂强度、渗透性、耐老化性等指标。
在选择材料时，应根据工程的荷载特点、地质条件和气候环境等因素来确定材料的技术性能要求。
三、设计要求。
1. 基底处理。
在使用土工合成材料前，应对基底进行必要的处理，包括清理表面杂物、修复破损部位、排除积水等。
确保基底表面平整、干燥、清洁。
2. 材料铺设。
在进行土工合成材料的铺设时，应注意避免损坏材料，保证材料的平整铺设，并严格按照设计要求进行接缝处理，确保材料之间的连接牢固。
3. 施工工艺。
在进行土工合成材料的施工时，应根据材料的特性和工程的要求，采用适当的施工工艺，包括挖土、铺设、固定和覆盖等环节，确保施工质量。
四、验收标准。
1. 外观质量。
对土工合成材料的外观质量进行检查，包括表面平整度、接缝牢固性、无明显破损和污染等情况。
2. 技术性能。
对土工合成材料的技术性能进行检测，包括抗拉强度、抗撕裂强度、渗透性等指标，确保符合设计要求。
3. 施工记录。
对土工合成材料的施工记录进行审核，包括施工工艺、材料使用量、施工质量等情况，确保施工过程符合规范要求。
五、总结。
公路土工合成材料的应用技术规范对于提高公路工程的使用性能和耐久性具有重要意义。
在实际工程中，应严格按照规范要求进行材料选择、设计、施工和验收等工作，确保公路工程的施工质量和使用效果。
第十二章土工合成材料ppt课件
12.3 土工合成材料的特性指标
一、物理特性
1.相对密度 指原材料的相对密度（未参入其他原料）。
2.单位面积质量 指1m2土工织物的质量，由称量法确定。常用土工织物的单
位面积为100-1200g/m2。 3.厚度
指压力2KPa时其底面到顶面的垂直距离，由厚度测定仪测 定。
二、力学特性
1.压缩性
土工织物厚度随法向压力变化的性质为该材料的压缩性。 厚度与渗透性有关，故也可求得不同法向压力下的渗透系 数。
12.4.1土工合成材料的工程应用
一、非织造型土工织物（无纺织物） 最主要用途作为排水反滤层，以代替天然粒状滤层的作
用。在这种情况下，无纺织物有时还可以起一定隔离作用。 二、织造型土工织物（有纺织物）
最主要的是做成各种土工合成材料产品或土工合成材料 系统，如编织袋，防汛袋，土工模袋等。同时，它也可直 接用作隔离层或作为加筋材料。 三、土工膜或复合土工膜
2.用于加固地基
由于土工合成材料有较高的强度和韧性等力学性能，且 能紧贴于地表面，使其上部施加的荷载能均匀分布在地层 中。当地基可能产生冲切破坏时，铺设的土工合成材料将 阻止破坏面的出现，从而提高地基承载力。
3.用于加筋土挡墙
在挡土结构的土体中，每隔一定垂直距离铺设加固作用 的土工合成材料时，该土工合成材料可对路基起到加筋作用。
12.4.1土工合成材料的工程应用
一、反滤作用
将土工合成材料铺放在上游面块石护坡下面，可起反滤 作用和隔离作用（如下图）；
同样也可铺放在下游排水体周围起反滤作用，以防止管涌。
也可铺放在均匀土坝的坝体内，起竖向排水作用，这样 可有效地降低均质坝的坝体浸润线，提高下游坝体的稳定 性，渗透水沿土工合成材料进入水平排水体，最后排至坝 体外。
土工合成材料性能指标的分类
土工合成材料性能指标的分类土工合成材料性能指标的分类土工合成材料被广泛应用于水利和岩土工程的各个领域。
不同的工程对材料有不同的功能要求，并因此而选择不同类型和不同品种的土工合成材料。
为使土工合成材料在施工期和运用期能正常工作，必须有合理的设计方法和使用规范，统一的设计指标，并通过实验验证。
土工合成材料的指标一般可分为物理性能指标、力学性能指标、水力性能指标、土工合成材料与土相互作用指标及耐久性指标等。
下面逐一加以简单介绍。
(一) 物理性能指标1.单位面积质量单位面积质量，系1平方米土工织物的质量，称为土工织物的基本质量，单位为g/m2。
它是土工织物的一个重要指标。
对于任何一种系列产品来说，土工织物的单价与单位面积质量大致成正比，其力学强度随质量增大而提高。
因此，在选用产品时单位面积质量是必须考虑的技术和经济指标。
2.厚度指土工织物在2kPa法向压力下，其顶面与底面之间的距离，单位为mm。
土工织物厚度随所作用的法向压力而变，规定2kPa压力表示土工织物在自然状态无压条件下的厚度。
由图1-12可见不同类型土工织物的压缩量差别很大，其中针刺非织造土工织物的压缩量最大。
因此，当考虑非织造土工织物水力特性时，必须注意到上覆压力变化使水力特性变化的特点。
3．孔隙率定义为非织造土工织物所含孔隙体积与总体积之比，以百分数(％)表示。
该指标不直接测定，由单位面积质量、密度和厚度计算得到。
土工织物常用原材料的密度为：聚丙烯0.91g/m3，聚乙烯0.94～0.96g/m3，聚酯1.22～1.38g/m3，聚酰胺1.05～1.14g/m3，聚乙烯醇1.26～1.32g/m3，聚氯乙烯1.39g/m3。
孔隙率与厚度有关，所以孔隙率也随压力增大而变小。
有时织造和非织造土工织物的孔径和渗透系数很接近，但不能认为两者水力性能相似。
非织物土工织物的孔隙率远大于织造土工织物，因此其具有更好的反滤和排水性能。
(二) 力学性能指标针对土工织物在设计和施工中所受荷载性质不同，其力学强度指标分为下列几种：抗拉强度、握持强度、撕裂强度、胀破强度、CBR 顶破强度、圆球顶破强度、刺破强度等。
水利土工合成材料的判定标准
水利土工合成材料的判定标准
水利土工合成材料是指用于土木工程中的一类合成材料，主要包括土工合成材料、土工织物、土工膜等。
其判定标准主要包括以下几个方面：
1. 物理性能：水利土工合成材料的物理性能包括厚度、宽度、重量、密度、强度等指标。
这些指标需要符合国家标准或行业标准的要求。
2. 化学性能：水利土工合成材料的化学性能包括耐酸、耐碱、耐盐等指标。
这些指标需要符合国家标准或行业标准的要求。
3. 水工性能：水利土工合成材料的水工性能包括透水性、保水性、防渗性等指标。
这些指标需要符合国家标准或行业标准的要求。
4. 机械性能：水利土工合成材料的机械性能包括拉伸强度、撕裂强度、顶破强度等指标。
这些指标需要符合国家标准或行业标准的要求。
5. 耐久性：水利土工合成材料的耐久性包括抗老化性、抗紫外线性、耐候性等指标。
这些指标需要符合国家标准或行业标准的要求。
6. 安全性：水利土工合成材料的安全性包括无毒性、无污染性等指标。
这些指标需要符合国家标准或行业标准的要求。
以上是水利土工合成材料的判定标准。
这些标准可以帮助水利工程设计者、施工者和监理者对水利土工合成材料进行科学、合理的选择和使用，确保水利工程的安全和可靠性。
18土工合成材料
18土工合成材料土工合成材料是用于岩土工程和土木工程等工程建设用聚合物材料或聚合物工程材料的总称。
它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，表面或各层土体之间，发挥加强或保护土体的作用。
使用土工合成材料的最显著的目的是使工程项目更加安全可靠，节省工程成本。
土工合成材料已经成为继钢材、水泥、木材之后的第4种新型建筑材料。
18.1定义和分类18.1.1定义依据GB50290-1998的定义为：土工合成材料是工程建设中应用的土工织物、土工膜、土工复合材料、土工特种材料的总称。
公路土工合成材料的定义：以人工合成的聚合物为原料制成的各种类型产品，是岩土工程中应用的合成材料的总称。
铁路土工合成材料的定义：岩土工程应用的合成材料产品的总称。
18.1.2分类土工合成材料一般按照产品结构和形成工艺分类，另一种分法是从应用的角度，按产品的功能分类。
18.1.2.1土工布指用于岩土工程和土木工程的、可滲透的聚合物材料，可以是机织的、针织的或非织造的。
1).机制土工布(1).长丝机制土工布(2).短纤纱机制土工布(3).裂膜丝机制土工布(4).单丝机制土工布(5).交织物2)针织土工布(1).长丝针织土工布(2).短纤维针织土工布1(3).裂膜纱针织土工布3).非织造土工布(1).短纤非织造土工布A.短纤针刺非织造土工布B.短纤热粘非织造土工布C.短纤化学粘合非织造土工布(2).长丝纺粘非织造土工布A.长丝纺粘针刺非织造土工布B.长丝纺粘热粘非织造土工布C.长丝纺粘化学粘合非织造土工布18.1.2.2特种土工材料指用于岩土工程和土木工程的、可滲透的聚合物工程材料，可以是片状的、条状的或网格状的。
1).土工格栅2).土工带3).土工格室4).土工网5).土工网垫6).土工模袋7).聚苯乙烯板块8).止水带18.1.2.3土工膜由聚合物或沥青制成的、相对不透水的薄膜。
1).聚乙烯（PE）土工膜(1).低密度聚乙烯（LDPE）土工膜(2).中密度聚乙烯（MDPE）土工膜(3).高密度聚乙烯（HDPE）土工膜(4).乙烯－乙酸乙烯共聚物（EVA）土工膜2).聚氯乙烯（PVC）土工膜(1).单层聚氯乙烯土工膜(2).双层聚氯乙烯土工膜(3).纤维增强聚氯乙烯土工膜3).氯化聚乙烯土工膜218.1.2.4土工复合材料指用于岩土工程和土木工程的组合材料，其中至少包括一种土工布或其有关产品。
土工合成材料的主要性能及在工程中的应用
土工合成材料的主要性能及在工程中的应用一、国内外土工合成材料的应用概况土工合成材料的开发和使用已有几十年的历史。
1926 年，美国最早用棉织物加固公路路面；20 世纪30 年代末或40 年代初，聚氯乙烯薄膜应用于土工的防渗；50年代末期，R . J . Barrtt 在美国佛罗里达州利用聚氯乙烯织物作为海岸块石护坡的垫层；1956〜1957年著名的荷兰三角洲工程用机织土工织物加固防海潮大坝；20 世纪60 年代，合成纤维土工织物在美国、欧洲和日本逐渐推广，但是其生产技术主要是机织型的，主要用于护岸防冲等工程，机织土工织物的强度高，但价格也较高，反滤、排水功能差，限制了它的发展。
非织造布的应用给土工积物带来了新的生命，它的特点是把纤维做成多方向的或任意排列使得其性能上各向同性，非织造型土工积物在20 世纪60 年代末期开始应用于欧洲，70 年代从欧洲传到了世界各地。
到70 年代土工合成材料的应用及其产品的发展达到一个鼎盛时期。
高性能的原料赋予产品高的强力与耐用性，先进的生产工艺赋予产品良好的功能，使其应用范围不断扩大，特别是近30 年来，由于非织造针刺法、纺粘法工艺的推广，产品成本低，而且具有良好的化学物理性能和水工性能，使非织造土工织物的应用飞速地发展起来。
目前世界上已有 1 00多个国家和地区（包括发达国家和部分发展中国家和地区）在10 万多个工程中采用了土工布。
据统计,全世界目前合成纤维土工布年耗量约40万吨,其中美国最多, 达10万吨, 。
土工合成材料已经成为继钢材、水泥、木材之后的第 4 种新型建筑材料。
目前，发达国家在产品种类、质量、应用范围的广度与深度等方面的发展都比发展中国家快，尤以北美发展最快，欧洲则以德国、法国、荷兰、意大利等西欧国家发展较快，亚洲主要是日本、马来西亚、韩国发展较快，国外产品类型、品种较多，规格齐全，以非织造型、合成型、复合型所占比例较大。
在我国，土工合成材料在岩土工程等领域的应用历史较短。
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土工合成材料性能指标的分类
土工合成材料被广泛应用于水利和岩土工程的各个领域。
不同的工程对材料有不同的功能要求，并因此而选择不同类型和不同品种的土工合成材料。
为使土工合成材料在施工期和运用期能正常工作，必须有合理的设计方法和使用规范，统一的设计指标，并通过实验验证。
土工合成材料的指标一般可分为物理性能指标、力学性能指标、水力性能指标、土工合成材料与土相互作用指标及耐久性指标等。
下面逐一加以简单介绍。
(一) 物理性能指标
1.单位面积质量
单位面积质量，系1平方米土工织物的质量，称为土工织物的基本质量，单位为g/m2。
它是土工织物的一个重要指标。
对于任何一种系列产品来说，土工织物的单价与单位面积质量大致成正比，其力学强度随质量增大而提高。
因此，在选用产品时单位面积质量是必须考虑的技术和经济指标。
2.厚度
指土工织物在2kPa法向压力下，其顶面与底面之间的距离，单位为mm。
土工织物厚度随所作用的法向压力而变，规定2kPa压力表示土工织物在自然状态无压条件下的厚度。
由图1-12可见不同类型土工织物的压缩量差别很大，其中针刺非织造土工织物的压缩量最大。
因此，当考虑非织造土工织物水力特性时，必须注意到上覆压力变化使水力特性变化的特点。
3．孔隙率
定义为非织造土工织物所含孔隙体积与总体积之比，以百分数(％)表示。
该指标不直接测定，由单位面积质量、密度和厚度计算得到。
土工织物常用原材料的密度为：聚丙烯0.91g/m3，聚乙烯0.94～0.96g/m3，聚酯1.22～1.38g/m3，聚酰胺1.05～1.14g/m3，聚乙烯醇1.26～1.32g/m3，聚氯乙烯1.39g/m3。
孔隙率与厚度有关，所以孔隙率也随压力增大而变小。
有时织造和非织造土工织物的孔径和渗透系数很接近，但不能认为两者水力性能相似。
非织物土工织物的孔隙率远大于织造土工织物，因此其具有更好的反滤和排水性能。
(二) 力学性能指标
针对土工织物在设计和施工中所受荷载性质不同，其力学强度指标分为下列几种：抗拉强度、握持强度、撕裂强度、胀破强度、 CBR 顶破强度、圆球顶破强度、刺破强度等。
在前3项试验中，试样为单向受力，其纵向和横向强度需分别测定；而后4项试验中，试样为圆形，承受轴对称荷载，纵横双向同时受力。
在上述众多力学指标中，最基本的是抗拉强度。
1.抗拉强度和延伸率
抗拉强度也称为条带法抗拉强度，为单向拉伸。
纵向和横向抗拉强度表示土工织物在纵向和横向单位宽度范围能承受的外部拉力，单位为kN/m。
对应抗拉强度的应变为土工织物的延伸率，用百分数(％)表示。
抗拉强度是力学性能中的重要指标。
在各种功能的应用中对抗拉强度都有一定的要求。
当用于加筋和隔离功能时，抗拉强度是主要的设计指标，而在排水和反滤功能的工程中，抗拉强度虽不是主要指标，但由于铺设过程中会受到扯拉、顶压、撕破等各种施工荷载，运用过程中也可能因建筑物变形而受拉，所以对强度也有一定要求。
2.握持强度
握持强度表示土工织物抵抗外来集中荷载的能力，试验时仅1/3试样宽度被夹持，进行快速拉伸。
土工织物对集中荷载的扩散范围越大，
则握持强度越高，单位为N。
3.撕裂强度
撕裂强度表示沿土工织物某一裂口将裂口逐步扩大过程中的最大拉力，单位为N。
4.胀破强度、 CBR顶破强度、圆球顶破强度、刺破强度
这四个强度的试验都表示土工织物抵抗外部冲击荷载的能力，其共同特点是试样为圆形，用环形夹具将试样夹住；其差别是试样尺寸、加荷方式不同，各试验示意图见图1-13。
不同顶杆尺寸模拟不同顶压物，如块石、树枝等。
胀破强度单位为kPa，其他3项强度单位为N。
此外，落锥强度也属此类，其试样尺寸与CBR相同，试验时一个重1kg的圆锥自50cm高处自由落下，测定试样被刺破的孔洞尺寸，单位为mm，该试验重复性较差。
除抗拉强度外，其他各力学强度指标直接用于设计的情况还不多见，它们主要是做为参考指标，根据工程实际情况，便于对产品进行比较和选择。
（三）水力性能指标
水力性能指标主要为等效孔径和渗透系数，是土工织物两个很重要的特性指标。
由于土工织物是与土共同工作的，对织物的基本要求是既能保土又能排水，这就要求土工织物的孔径很小(能挡住土)而排水又很通畅，两者看来是有矛盾的，而土的多变性更增大了问题的复杂性。
某一土工织物对这种土是合适的，而对另一种土未必也是合适的。
目前常用保土准则和透水准则来选择土工织物的等效孔径和渗透系数，即将土工织物的等效孔径和土的特征粒径建立关系式，同时将织物的渗透系数与土的渗透系数建立关系式，以求达到既保土又排水的目的。
保土准则和透水准则由实验得到。
由于实验时控制的条件不同，得到的准则也有差异。
可按具体情况选择准则，有条件进行模拟实验则更好。
鉴于目前仍以保土和透水作用做为选择土工织物反滤层的准则，因此等效孔径和渗透系数两个水力特性指标是反滤和排水功能中的重要指标。
1.等效孔径(表现孔径)
以土工织物为筛布，用某一平均粒径的玻璃珠或石英砂进行振筛，取通过土工织物的过筛率(通过织物的颗粒质量与颗粒总投放量之比)为5％(留筛率为95％)所对应的粒径为织物的等效孔径O95，表示该土工织物的最大有效孔径，单位为mm。
用同样的步骤，则相应得到O85、 O50和Ol5的孔径值。
土工织物的孔径分布曲线形状与土的颗
粒分布曲线相似。
2.垂直渗透系数和透水率
垂直渗透系数为水力梯度等于l时，水流垂直通过土工织物的渗透速率，单位为cm/s。
透水率为水位差等于1时的渗透速率，单位为1/s
3.水平渗透系数和导水率
水平渗透系数为水力梯度等于1时水流沿土工织物平面的渗透速率，单位为cm/s。
导水率为沿土工织物单位宽度内的输水能力，单位为cm2/s。
(四) 土工织物与土相互作用性能指标
1.土—织物界面摩擦系数
埋在土中的土工织物，通过土—织物界面摩擦力将外荷传递至土工织物，使土工织物承受拉力，形成加筋土。
工程实例有加筋土挡墙、堤基加筋垫层等。
按试验方法可分为直剪摩擦系数和拉拔摩擦系数。
2.土织物渗透特性
土—织物联合应用时，如何使土工织物能长期保持良好的保土及排水性能，不发生淤堵，目前还没有满意的理论准则。
为判断织物是否会发生淤堵，可进行长期淤堵试验或梯度比试验，前者试验历时达500～1000h，后者需测试24h或更长。
两种试验都还存在一些问题，有待积累经验逐步改进。
(五) 耐久性能指标
耐久性能指标主要有耐磨、抗紫外线、抗生物、抗化学、抗大气环境等多种指标。
大多没有可遵循的规范、规程。
一般按工程要求进行专门研究或参考已有工程经验来选取。
(六) 有关土工合成材料功能、设计指标种类及其品种的考虑
在表1-3中列出了土工合成材料用作不同功能时，其常用的设计指标种类和通常选用的材料品种。