加肋土工膜与土工布界面模型试验与数值模拟
复合材料成型数值模拟及其应用
复合材料成型数值模拟及其应用复合材料在现代工业中应用广泛，具有轻质、高强度、高刚度和优异的耐久性等特点。
然而，复合材料的成型过程可谓是一门艺术和技术的结合，需要大量的工程经验，试错和大量的实验验证。
随着计算机技术的不断进步，数值模拟成为一种有效的预测和分析复合材料成型过程的方法。
本文将从数值模拟的角度出发，探讨复合材料在制造过程中的应用。
一、复合材料成型的基本过程复合材料的成型过程一般分为模具设计、预浸料制备、预浸料浸渍、层叠和压缩这几个步骤。
1. 模具设计模具是决定复合材料成型特性的关键因素之一。
合理的模具设计可以提高复合材料的成型质量和生产效率。
目前，常用的模具包括手工模具、金属模具和树脂模具等。
2. 预浸料制备复合材料一般采用热固性环氧树脂作为基体材料，预浸料是将纤维预先浸润在树脂中的半成品材料。
预浸料的制备是浸渍复合材料的基础，质量的高低直接影响到成品的质量。
3. 预浸料浸渍浸渍是将预浸料浸润在纤维上的过程，纤维的含量、树脂的流动性和浸渍过程的参数都是影响浸渍质量的重要因素。
4. 层叠和压缩将浸渍好的纤维层叠起来并进行压缩，以使树脂浸润在纤维之间，形成复合材料。
二、复合材料成型数值模拟的概述数值模拟是一种通过计算机模拟实际过程的方法，可以在虚拟环境中预测实际过程的结果。
数值模拟可以显著缩短调试时间和成本，减少实验次数和避免安全事故的发生。
复合材料成型数值模拟的基础是复合材料的力学行为和传热学理论。
主要包括有限元分析、流体力学分析、热传分析和材料模拟等方法。
可采用数值模拟技术模拟复合材料的成型过程及其过程参数和材料物性对成型过程的影响。
数值模拟可以分为几个步骤：模型的建立、边界条件的确定、求解方案的选择、数值计算和结果的分析等。
模型的建立是数值模拟的基础，复合材料成型过程的模型建立对数值模拟的精度有很大的影响。
应该综合考虑成型过程的物理和化学特性，设计实用、精确、高效、可靠的数值模拟模型。
ASTM有关土工合成材料的试验标准,兼述我国的相应标准
２００９中国土工合成材料创新发展论坛论文集ＡＳＴＭ有关土工合成材料的试验标准，兼述我国的相应标准王正宏（北京工业大学，北京，１００１２４）１．ＡＳＴＭ的试验方法标准１．１标准的项目名称ＡＳＴＭ（ＡｍｅｒｉｃａｎＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＴｅｓｔｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ）是美国材料试验学会的简称，为当今国际上最著名的制定材料试验方法标准的权威机构之一，它是一所民间的非营利性跨行业组织，它的业务范围涵盖多种材料，包括岩土和土工合成材料。
我国的上述两类材料的试验方法规程、规范，主要都以ＡＳＴＭ标准为依据。
近来得到长期从事土工合成材料试验研究的我国留美学者袁则宏博士的帮助，收集到ＡｓＴＭ关于土工合成材料的几乎全部的试验方法标准，对我们的工作有很好的参考价值，故将所有试验方法项目名称皆译成中文供大家查阅，如表１：表中Ｄ××××为试验编号，其后的数字为标准采用或最后修订年份。
表１．美国ＡｓＴＭ有关土工合成材料的试验标准ＡＳＴＭＤ１９８７—０７（１）土工织物或土一土工织物滤层生物淤堵试验方法ＡｓＴＭＤ２６４３－０４水库、水池、渠道和水沟预制沥青衬垫（外露型）试验规范ＡＳＴＭＤ４３５４—９９土工合成材料试样制备标准方法ＡＳＴＭＤ４３５５—０７在氙弧灯仪器中土工织物露于光、湿、热条件下的老化试验方法ＡＳＴＭＤ４４３７—９９柔性高分子土工膜片材现场接缝完整性的试验方法。
ＡＳＴＭＤ４４３９—９４土工合成材料名词术语标准ＡＳＴＭＤ４４９１－９９ａ土工合成材料渗水的透水率试验方法ＡＳＴＭＤ４５３３—０４土工织物梯形撕裂强度试验方法ＡＳＴＭＤ４５４５—８６柔性高分子土工膜片材工厂接缝完整性的试验方法ＡＳＴＭＤ４５９４－９６温度对土工织物稳定性影响的试验方法ＡＳＴＭＤ４５９５－０５用宽条试样测定土工织物拉伸特性的试验方法ＡＳＴＭＤ４６３２－９１土工织物握持破坏荷载和伸长量的试验方法ＡＳＴＭＤ４７１６—０７‟ 用常水头法测定土工合成材料单宽（平面）流率和导水率的试验方法ＡＳＴＭＤ４７５１－０４土工织物表观（ａｐｐａｒｅｎｔ）开孔的试验方法ＡＳＴＭＤ４７５９－０２土工合成材料与规范相符性的确定方法Ａｓｌ‟ＭＤ４８３３－０７土工膜和相关产品抗穿刺指标的试验方法ＡＳＴＭＤ４８７３－０２土工合成材料卷材和样品识别、储存和操作导则４１２００９中国土工合成材料创新发展论坛论文集ＡＳＴＭＤ４８８４－９６土工合成材料缝制和热粘缝强度试验方法ＡＳＴＭＤ４８８５－０１用宽条拉伸法确定土工膜运行强度的试验方法ＡＳＴＭＤ４８８６－８８土工织物抗磨（砂纸一滑块法）试验方法ＡＳＴＭＤ５１０１－ＯＩ用梯度比量测土一土工织物系统堵塞潜势的试验方法ＡＳＴＭＤ５１４１－９６用当地土的土工织物障篱的反滤效益和流量的试验方法ＡＳＴＭＤ５１９９一０１量测土工合成材料名义厚度的试验方法ＡＳＴＭＤ５２６１－９２量测土工织物单位面积质量的试验方法ＡｓＴＭＤ５２６２－０７确定土工合成材料无侧限条件下拉伸蠕变和蠕变破坏型状试验方法ＡＳｌ‟＾ＩＤ５３２１－０２用直剪法测定土和土工合成材料或土工合成材料和土工合成材料之间摩擦数的试验方法ＡＳＴＭＤ５３２２—９８评价土工合成材料对液体化学抗力的试验室试样浸液步骤的标准方法ＡＳＴＭＤ５３２３－９２确定聚乙烯土工膜２％割线模量标准方法ＡＳＴＭＤ５３９７－０７借切口恒拉伸荷载试验评价聚烯烃土工膜抗应力开裂的方法ＡＳＴＭＤ５４９３－０６荷载下土工织物透水率的试验方法ＡＳＴＭＤ５４９４—９３未受保护和受保护土工膜抗锥刺能力的试验方法ＡＳＴＭＤ５４９６—９８土工合成材料现场浸渍试验方法ＡＳＴＭＤ５５１４－０６土工合成材料大型水力穿刺试验方法ＡＳＴＭＤ５５６７－９４土一土工织物系统导水比（ＨＣＲ）试验方法ＡＳＴＭＤ５５９６－０３聚烯烃土工合成材料中碳黑分散微观评价试验方法ＡＳＴＭＤ５６１７—０４土工合成材料多轴拉伸试验方法ＡＳＴＭＤ５６４１－９４用真空罐评价土工膜接缝试验方法ＡＳＴＭＤ５７２１—９５聚烯烃土工膜气烘老化步骤ＡＳＴＭＤ５７４７—９５ａ评价土工膜对液体化学抗力的试验步骤ＡＳｌⅥＤ５８１８一０６样品外爆和回收以评价土工合成材料铺设破坏的方法ＡＳＴＭＤ５８１９一０５土工合成材料耐久性评价方法选择导则ＡＳＴＭＤ５８２０－９５用压缩空气评价土工膜双焊缝的方法ＡＳＴＭＤ５８８４－０４ａ内部加筋土工膜撕裂强度试验方法ＡＳｌⅥＤ５８８５－０６用高压差热扫描热量计确定聚烯烃土工合成材料氧化诱导时间的试验方法ＡＳｌＭＤ５８８６－９５确定特殊应用中液体渗过土工膜速率方法选择导则ＡｓＴＭＤ５８８７－０４用柔壁渗透仪量测通过饱和土工织物膨润土衬垫试样流率的试验方法ＡｓＴＭＤ５８８８－０６膨润土垫（ＧｃＬ）存储和搬运导则ＡＳＴＭＤ５８８９－９７土工合成材料膨润土垫质量控制方法ＡＳＴＭＤ５８９０－０６土工合成材料膨润土垫粘土矿物膨胀势测定方法ＡＳＴＭＤ５８９１—０２土工合成材料膨润土垫中粘土成分漏失试验方法４２２００９中国土工合成材料创新发展论坛论文集ＡＳＴＭＤ５９７０－９６土工织物户外曝晒老化试验ＡＳＴＭＤ５９９３－９９土工合成材料膨润土垫单位质量测试方法ＡＳＴＭＤ５９９４－９８带纹土工膜芯板厚度测试方法ＡＳＴＭ９６０７２－９６土工合成材料膨润土垫取样导则ＡＳＴＭＤ６０８８－０６铺设道路土工复合排水材料方法ＡＳｌＭＤ６１０２－０６土工合成材料膨润土垫铺设导则ＡｓＴＭＤ６１４０－００全宽沥青路面中铺面织物沥青保留量测试方法ＡＳＴＭＤ６１４１－９７土工合成材料膨润土垫中粘土成分对液体的化学相容性（与液体接触后仍否保持膨胀性等）锄评价导则ＡＳＴＭＤ６２１３－９７评价土工格栅抗化学液的试验方法ＡＳＴＭＤ６２１４－９８化学熔接法现场连接土工膜的完整性测试方法ＡＳＴＭＤ６２４１－０４利用５０ｍｍ测头测定土工织物和与其相关材料静定穿刺强度的试验方法ＡＳｌＭＤ６２４３－０６利用直剪试验测定土工合成材料膨润土垫内部和界面抗剪强度的试验方法ＡＳＴＭＤ６２４４－０６道路复合排水板块（ｐａｎｅｌｔｒａｉｎ）垂直压缩性试验方法ＡＳＴＭＤ６３６４－０６土工合成材料短期压缩特性测定方法ＡＳＴＭＤ６３６５－９９用火花试验对土工膜接缝进行非破坏性试验的方法ＡＳＴＭＤ６３８８－９９评价土工网抗化学液的试验方法ＡＳＴＭＤ６３８９－９９评价土工织物抗化学液的试验方法ＡＳＴＭＤ６３９２－９９未加筋土工膜热熔法焊接缝完整性测试方法ＡＳＴＭＤ６４３４－０４柔性聚丙烯（ｆｐｐ）土工膜试验方法选择导则ＡＳｌＭＤ６４５４－９９草皮加筋垫（ｔｕｒｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｍａｔ，Ｔ跚）短期压缩特性测试方法ＡＳＴＭＤ６４５５－０５预制沥青土工膜（ＰＢＧＭ）试验方法选择导则ＡＳＴＭＤ６４９５－０２土工合成材料膨润土垫认可试验要求（为接受该材料应作试验的类型、方法和论证，以保证供货符合要求）…２‟导则ＡＳＴＭＤ６４９６－０４ａ针刺土工织物膨润土垫上下层间平均剥离强度测试方法ＡＳＴＭＤ６４９７－０２土工膜与贯穿物或结构物机械连接方法导则ＡＳＴＭＤ６５２３－００卫生垃圾场另类覆盖层（ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｄａｉｌｙｃｏｖｅｒ，ＡＤＣ）选择与评价导则ＡＳＴＭＤ６５２４－００草皮加筋垫（Ｔ跚）回弹量量测方法ＡＳＴＭＤ６５２５－００永久性防冲卷材名义厚度量测方法ＡＳＴＭＤ６５６６－００草皮加筋垫单位面积质量量测方法ＡＳｌＭＤ６５６７－００白炽光穿透草皮加筋垫（Ｔ跚）的量测方法ＡＳＴＭＤ６５７４－００借辐射流量测土工合成材料（平面）水力传导率试验方法ＡＳＴＭＤ６５７５－００用作草皮加筋垫（Ｔ跚）的土工合成材料刚度测试方法ＡＳＴＭＤ６６３６－０１加筋土工膜层面连接强度测试方法们２００９中国土工合成材料创新发展论坛论文集ＡＳＴＭＤ６６３７—０ｌ借单肋或多肋拉伸法测量土工格栅拉伸特性的标准方法ＡＳＴＭＤ６６３８－０７土工合成材料筋材与混凝土模块（模块混凝土块）间连接强度的测试方法ＡＳＴＭＤ６６９３－０４未加筋聚乙烯和未加筋柔性聚丙烯土工膜拉伸特性测试方法ＡＳＴＭＤ６７０６一Ｏｌ土工合成材料土中抗拔试验ＡＳＴＭＤ６７０７－０６用于地下排水的园织型（ｃｉｒｃｕｌａｒｋｎｉｔ）土工织物?娓?ＡＳＴＭＤ６７４７－０４土工膜潜在漏水通道电测技术选择导则ＡＳＴＭＤ６７６６—０６ａ可能不相容液体渗过土工合成材料膨润土垫时水力特性评价测试方法ＡＳＴＭＤ６７６７－０２用毛管流测定土工织物开孔特征方法ＡＳＴＭＤ６７６８－０４土工合成材料膨润土垫拉伸强度测试方法ＡＳＴＭＤ６８１７－０７刚性多孔聚苯乙烯标准ＡＳＴＭＤ６８１８－０２泥炭加筋垫极限抗伸性质测试方法ＡＳＴＭＤ６８２６—０５用作城市固体废料堆埋场日覆盖材料的另类材料喷泥浆、泡沫和当地土料规范ＡＳＴＭＤ６９１６－０６ｃ混凝土模块（加筋土挡墙用）间抗剪强度的测定方法ＡＳＴＭＤ６９１７－０３排水带（ＰｖＤ）试验方法选用导则ＡＳＴＭＤ６９１８一０３排水带弯曲状态下的测试方法ＡＳＴＭＤ６９９２－０３利用分级等温法按时间一温度曲线迭加进行土工合成材料加速蠕变和蠕变破坏的试验方法ＡＳＴＭＤ７００１一０６用于路旁排水和其它大流量设施的土工复合材料标准规格ＡＳＴＭＤ７００２－０３用水盂（ｗａｔｅｒｐｕｄｄｌｅ）系统确定外露土工膜的漏水部位方法ＡＳＴＭＤ７００３—０３加筋土工膜条带拉伸试验方法ＡＳＴＭＤ７００４－０３加筋土工膜握持拉伸试验方法ＡＳＴＭＤ７００５－０３土工复合材料粘结（层间粘结）强度测试方法ＡＳＴＭＤ７００６－０３土工膜超声波测试方法ＡＳＴＭＤ７００７－０３被水或土覆盖的土工膜渗漏位置的电测方法ＡＳＴＭＤ７００８一０３另类（有别于传统的土覆盖）他‟日覆盖土工合成材料规范ＡＳＴＭＤ７０５６－０７预制沥青土工膜接缝拉伸剪切强度测试方法ＡＳＴＭＩ）７１０６－０５ＥＰＤＭ（乙烯／丙烯／－烯共聚物）土工膜测试方法选用导则ＡＳＴＭＤ７１７６—０６未加筋ＰＶＣ（聚氯乙烯）土工膜应用于淹埋状态规范ＡＳＴＭＤ７１７７－０５双焊道土工膜气道法检验规范ＡＳＴＭＤ７１７８－０６作为无纺土工织物补充渗滤特性的缩颈数“ｍ”的检测方法ＡｓＴＭＤ７１７９－０７确定土工网破坏力的试验方法ＡＳＴＭＤ７１８０－０５岩土工程中泡沫塑料（ＥＰＳ）应用导则ＡｓＴＭＤ７２３８－０６利用萤光ＵＶ凝聚仪探测未加筋聚烯烃土工膜曝露效应的试验方法ＡＳＴＭＤ７２３９－０６公路中应用的混合式铺面蓐垫规范４４２００９中国土工合成材料刨新发展论坛论文集ＡｓＴＭＤ７２４０－０６通过电容技术（导电土工膜火花试验）测定与导电层紧密接触的无绝缘层土工膜渗漏部位的方法ＡＳＴＭＤ７２７２－０６利用预制条带粘接土工膜接缝整体性检测方法ＡＳＴＭＤ７２７４－０６ａ预制沥青土工膜（Ｂ锄）矿物稳定剂含量测试方法ＡＳｌⅥＤ７２７５－０７沥青土工膜（ＢＧＭ）拉伸特性试验方法ＡＳＴＭＤ７４０６－０７土工合成材料产品在恒压下的蠕变试验方法ＡＳＴＭＤ７４０７－０７确定土工膜通气量的试验方法注：（１）“Ｄ”后面的数字为标准的编号；其后的数字为原采用年份，或最后修订的年份。
HDPE土工膜及土工布施工工艺(完整版)
HDPE防渗土工膜专项施工方案XXXXXXXXXXXXXXX公司HDPE防渗土工膜施工方案一、编制依据根据设计图纸，相关技术规范，本公司长期以来在土工膜施工中所积累的经验编制二、土工膜施工工艺流程1、土工膜铺设工艺流程土工膜铺设分项工程包括从材料裁剪，到试焊、调试焊接设备、锚固、检查验收等全过程。
具体的技术方案流程如下图1-1：图1-1 土工膜铺设工艺流程图2、土工膜焊缝构造土工膜的施工焊接主要有二种方法：双缝热合焊接和单缝挤压焊接，本项目采用双缝热合焊接方式，其操作应符合相关规范要求；具体的焊缝构造见图1-2。
三、HDPE土工膜施工要求及注意事项1、土基表面应平整顺职，并碾压密实，压实度达到95%，土基表面平整度±2cm/m2，在岩基上铺设时，岩基表面平整度要求在±1cm/m2；2、清洁度：垂直深度2.50cm内不得有树根、瓦砾、石子、砼颗粒等尖棱杂物。
3、铺设施工气候要求：气温5—40℃为宜，考虑到土工膜的热胀冷缩性，根据经验，天冷时，土工膜的铺设应紧一些；天热时应松弛；但要注意，在夏天应避免中午时的高温。
4、风力及雨天：风力超过4级或雨天应停止施工；宜用砂袋压住土工膜，以利施工。
四、HDPE土工膜铺设1、应从底部向高位延伸，不要拉得太紧，应留有1.50%的余幅以备局部下沉拉伸。
单考虑到本工程的实际情况，边坡采取从上到下的铺设顺序。
2、相邻两幅的纵向接头不应在一条水平线上，应相互错开1m以上。
3、纵向接头应距离坝脚、弯脚处1.50m以上，应设在平面上。
4、先边坡后场底。
5、边坡铺设时，展膜方向应基本平行于最大坡度线。
6、场底铺设控制：防渗土工膜在铺设前，先对铺设区域进行检查、丈量，根据丈量的尺寸将仓库内尺寸相匹配的防渗膜运至相应的位置：铺设时，用人工按一定的方向，进行“推铺”。
7、对正、搭齐：HDPE土工膜的铺设不论是边坡还是场底，应平整顺直，避免出现褶皱、波纹，以使两幅土工膜对正、搭齐。
土工膜与土工布的区别有哪些？
土工膜与土工布的区别有哪些？土工膜的原材料用的塑料薄膜作为基础材料的，与无纺布复合而成的一种土工防渗材料。
而土工布又被称之为土工织物，其是由合成纤维通过针刺或者编制工艺生产而成的一种透水性土工合成材料。
今天，小编带大家了解土工膜和土工布的区别有哪些，让我们一起看看吧！土工膜的介绍：土工膜是一种新型的土工材料，它是由高密度聚乙烯作为基础原料制作成的。
产品是一种具有极高透水性能以及良好化学稳定性的柔性材料。
其性能特点是耐酸、耐碱、耐油、耐腐蚀、耐高温、抗冷冻等。
材料本身可以适应极大的温差，最低温度能适应-50℃，最高温度可达到110℃。
它具有耐老化的性能，所以即使是在处于长期暴露的环境下性能也能保持不变。
并且还具有优秀的拉伸性能以及延伸能力，能适应不均匀地质沉降而引起的环境变化。
土工布的介绍：土工布，又被称之为土工织物，它主要是由合成纤维通过针刺或者编制而成的一种透水性土工合成材料。
土工布是新材料土工合成材料其中的一种，它的成品为布状，宽度一般在4-6m，长度在50-100m。
当然，土工布又可分为：有纺土工布和无纺土工布两种。
土工膜与土工布的区别：一、透水性能：土工布是具有透水性能的，而土工膜最主要的是防渗性能，所以不透水；二、产品材质和用途：土工布的材质采用的是无纺布，其主要作用是用于工程结构中的地基加固；土工膜的原材料采用的是高密度聚乙烯，主要用途是防渗；三、特点性能：（1）土工布可以分为有纺土工布与无纺土工布，产品具有优秀的透水、排水、隔离、加筋、防渗、防护的作用，重量轻、施工便捷、抗拉强度高、渗透性能高、耐高温、抗冷冻、使用寿命长、耐腐蚀；土工膜是用塑料薄膜作为防渗基础材料的，它是一种高分子化学柔性材料，比重很小、延伸性能很强、能适应较高的变形能力、你耐腐蚀、抗冻性能好；（2）土工布的应用特性：目前我们使用的土工布，生产的合成纤维主要为锦纶、涤纶、乙纶、丙纶，它们都具有很强的抗埋、耐腐蚀的土工布性能；土工膜：这种材料主要是在薄膜的一侧或者两侧贴上土工布，形成复合土工防渗膜，其形式可分为一布一膜、二布一膜、两布一膜等等。
土工布、土工膜、格宾施工要求和工艺
土工布、土工膜、格宾网施工工艺和要求一、砂砾石垫层铺设要求：1、砂砾石垫层设计要求：砂砾石垫层厚度为10cm，粒径要求0.5mm—20mm，压实后相对密度不小于0.7.2、相对密度检验合格、垫层上平高程满足设计要求，经联合验收合格后方可进行下一单元施工。
二、土工布铺设要求：1、土工布铺设设计要求：采用250g/m2土工布铺设，相邻布块拼接用平均搭接宽度30cm，其他地面应不小于50cm.2、土工布铺设监理要求：土工布铺设前应报监理部对砂砾石垫层的铺设进行检验，检验合格后方可进行土工布铺设，（1）土工布的铺设应力求平顺，松紧适度，不得綳拉过紧，土工布应与垫层面紧贴，不留空隙。
（2）发现有损，应立即修补或更换。
（3）上游布块压下游布块搭接，平地搭接宽度30cm，其他地面应不小于50cm。
（4）施工时禁止车辆直接碾压在土工布上。
三、土工膜施工要求1、土工膜施工工艺铺设、裁剪→对正→、搭接→压膜定型→擦拭尘土→焊接试验→焊接→检测→修补→复检→验收。
2、土工膜铺设要求人工铺设时，用人工按一定方向，进行推铺，对正，搭接铺设应平整顺直，禁止出现褶皱，波纹，以使两幅土工膜对正，搭接，上游土工膜压下游土工膜进行搭接，搭接宽度10cm。
3、土工膜焊接要求：1、焊接形式采用双焊接搭焊。
2、焊缝搭接宽度为10cm。
3、焊缝双缝宽度采用2×10mm。
4、膜块间的节点应为T字形，不得作为十字形。
5、横向焊缝错位尺寸应大于或等于500mm。
6、T字形接头采用母材补疤，补疤尺寸为300×300mm，疤的直角应修圆。
7、不论是生产性焊接还是实验性焊接，必须保持焊接温度、速度、压力使焊接达到最佳效果。
8、每条焊缝应被检验，焊条必须保持清洁和干燥。
9、焊接边坡时，焊接长度方向应沿坡度延伸，不得贯穿。
尽量减少边角和零星膜的焊接。
10、土工膜表面应清除油脂、水分、灰尘、垃圾和其他杂物。
11、在土工膜搭接处，应去掉皱褶，当皱褶大于10cm时，采用圆形或椭圆形补丁，补丁大小应超出周边5cm。
土工合成材料(公路)
二、力学特性 反映土工合成材料力学特性的指标主要有 拉伸特性及抗拉强度、撕裂强度、水力学特 性、蠕变特性等。
1、拉伸强度及特性 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的重要特性 指标。 土工合成材料的抗拉强度与测定时的式样 宽度、形状和约束条件有关。必须在标准规 定的条件下测定。土工织物在受力过程中厚 度是变化的。不易精确测定，故其受力大小 一般以单位宽度所承受的力来表示。单位为 kN／m或N／m，而不是习惯上所用的单位面 积的应力来表示。
第三节 土工合成材料的工程特性 一、物理特性 1．厚度 土工合成材料的厚度用mm表示。厚度的 变化对织物的孔隙率、透水性和过滤性等水 力特性有很大的影响。常用的各种土工合成 材料的厚度是：土工膜0．25～0．75mm， 最厚的可达2～4mm；复合型材料有时采用 较薄的土工膜，最薄可达O．1mm；土工格 栅的厚度随部位的不同而异，其肋厚一般由 0．5mm至几十毫米。
?第四节公路工程土工合成材料主要试验一试样制备与数据处理?t11012006取样与试样准备?1取样程序?2试样准备?3调湿和状态调节?t11022006试验数据整理与计算?1算术平均值?xxin?2标准差?xix2n一1?3变异系数?cvx100?4试验数据的取舍?二主要试验项目a物理性能试验t11112006单位面积质量测定t11122006厚度测定t11132006幅度测定t11142006土工格栅土工网网孔尺寸测定b力学性能试验t11212006宽条拉伸试验t11222006接头接缝宽条拉伸试验t11232006条带拉伸试验t11242006粘焊点极限剥离力试验t11252006梯形撕破强力试验t11262006cbr顶破强力试验t11272006刺破强力试验t11282006落锥穿透试验t11292006直剪摩擦特性试验t11302006拉拔摩擦特性试验t11312006拉伸蠕变与拉伸蠕变断裂性能试验c水力性能试验t11412006垂直渗透性能试验恒水头法t11422006耐静水压试验t11432006塑料排水带芯带压屈强度与通水量试验t11442006有效孔径试验干筛法t11452006淤堵试验?d耐久性能试验?t11612006抗氧化性能试验?t11622006抗酸碱液性能试验?t11632006抗紫外线性能试验氙弧灯法?t11642006抗紫外线性能试验荧光紫外灯法?t11652006碳黑含量试验热失重法?一t11112006单位面积质量测定?5试验步骤?51取样
土工布检验检测标准明细与测试分析
土工布检验检测标准明细与测试分析土工布合成材料是指用于岩土工程和土木工程的聚合物材料或聚合物工程材料，广泛应用于水利、堤坝、筑路、机场、建筑、环保等许多领域。
长丝纺粘针刺非织造土工布是土工合成材料中的主要产品之一，在工程中可起过滤、排水、隔离、防护、加强等作用。
关于土工布物理指标的检测方法和标准，现整理如下。
一、土工布国家测试标准：GB／T?3923．1—1997纺织品织物拉伸性能第l局部：断裂强力和断裂伸长率的测定条样法GB／T?4667—1995?机织物幅宽的测定GB／T?13760—1992土工布的取样和试样准备GB／T?13761—1992土工布厚度的测定GB／T?13762—1992土工布单位面积质量的测定方法?GB／T?13763—1992土工布梯形撕破强力的试验方法GB／T?14799—1993土工布孔径测定方法干筛法GB／T?14800—1993土工布顶破强力试验方法GB／T?15788—1995土工布拉伸试验方法宽条样法GB／T?15789—1995土工布透水性测定方法GB／T?16989—1995土工布接头／接缝断裂强度的测定?GB／T?17630—1998土工布及其有关产品?动态穿孔试验落锥法GB／T?17631—1998土工布及其有关产品?抗氧化性能的试验方法GB／T?17632—1998土工布及其有关产品?抗酸、碱液性能的试验方法GB／T?17633—1998土工布及其有关产品?平面内水流量的测定GB／T?17634—1998土工布及其有关产品?有效孔径的测定湿筛法GB／T?17635．1—1998土工布及其有关产品摩擦特性的测定?第l局部：直接剪切试验GB／T?17636—1998土工布及其有关产品?抗磨损性能的测定砂布／滑块法GB／T?17637—1998土工布及其有关产品?抗伸蠕变和拉伸蠕变断裂性能的测定二、土工布标准具体测试方法：1．土工布幅宽测定：参照GB/T?4667执行。
土工膜与土工布的区别
土工膜与土工布的区别很多对土工膜和土工布不是很熟悉的人总是把这两种产品混为一谈，了解它们的很非常清楚知道二者的区分，也难怪毕竟土工膜和土工布不是一种大众易消品，所以对它们区分不开也是理所当然了，我从它们几个方面给大家讲解一下，让你彻底了解什么是土工膜、什么是土工布：首先：从原料上来区分一下，土工布采用涤纶、丙纶、腈纶、锦纶等加工而成的无纺布；土工膜采用高低密度聚乙烯、EVA等加工而成的防渗膜；其次：从用途上来区分，土工布主要作用：防渗、反滤、排水、隔离、加固、防护、密封等多种功能；土工膜主要作用：防渗、隔离、增强、防裂、加固、水平面排水等防渗；最后：从应用领域来区分，土工布主要应用于：公路、铁路、机场、河道、护坡、养护、园林绿化等工程；土工膜主要应用于：养殖场、污水处理场、垃圾填埋场、尾矿储存场、渠道防渗、堤坝防渗及地铁工程；土工膜以塑料薄膜作为防渗基材，与无纺布复合而成的土工防渗材料，土工布又称土工织物，它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。
土工膜和土工布的区别如下：一、透水性：土工膜是不透水的，土工布是透水的。
二、材质及用途：土工布是用无纺布做的，主要用来加固地基。
土工膜是用高密度聚乙烯做的，主要用来防渗。
三、性能1、土工布有纺土工布和无纺土工布，具有优秀的过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护作用，具有重量轻、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀。
2、土工膜以塑料薄膜作为防渗基材，是一种高分子化学柔性材料，比重较小，延伸性较强，适应变形能力高，耐腐蚀，耐低温，抗冻性能好。
土工布与土工膜两者可以单独作用同时也可复合成一体共同发挥各自长处。
山东天海新材料工程有限公司成立18年来，专注于新型工程材料的生产、研发、应用、销售。
公司占地面积7万多平米，固定资产达1.2亿元，员工386人，拥有各种先进生产线25条，是中国土工合成材料工程协会、中国建筑防水协会、中国塑料加工工业协会、中国环境保护产业协会、中国焊接协会等国家重点协会的会员单位。
加肋土工膜与土工布界面模型试验与数值模拟
加肋土工膜与土工布界面模型试验与数值模拟高俊丽;李厚伟;曹威【摘要】针对填埋场沿土工膜与土工布界面易出现滑移失稳的问题,设计了加肋土工膜衬垫系统的室内模型试验.根据正交试验原理,考虑加肋土工膜的加肋形状、加肋高度和加肋间研究了10种试验工况下的衬垫系统沉降.在试验基础上,采用基于离散元理论的颗粒流软件PFC2D进行数值模拟.试验结果表明,加肋间距为175～400 mm、肋块高度为4.5～6.0 mm时存在最优值.数值模拟结果表明,PFC数值模拟能较好地拟合室内模型试验的荷载-沉降曲线,得出加肋土工膜衬垫系统附近砂土颗粒运行情况和应力变化情况,揭示模型内部颗粒的运动轨迹和加肋土工膜受力机理.【期刊名称】《上海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(025)002【总页数】11页(P317-327)【关键词】加肋土工膜;室内模型试验;颗粒流【作者】高俊丽;李厚伟;曹威【作者单位】上海大学土木工程系, 上海200444;上海大学土木工程系, 上海200444;上海大学土木工程系, 上海200444【正文语种】中文【中图分类】TU531.7垃圾填埋场中衬垫系统一般由黏性土和土工合成材料(如土工膜、土工布等)组成.由于土工合成材料间的界面剪切强度往往小于上覆垃圾和土工合成材料界面的剪切强度,填埋场衬垫系统的土工合成材料之间往往发生失稳现象.因此,高俊丽等[1]提出了加肋土工膜的概念.加肋土工膜与土工布界面直剪试验和理论分析表明,加肋土工膜在一定程度上能有效提高界面的摩擦性能,缓解衬垫系统的失稳破坏.国内外学者也对类似加肋土工膜的的结构材料做了相关研究.包承纲[2]提出了间接影响带理论,指出筋材的加筋作用会使其周围一定范围内的土体形成“加筋土体”.Irsyam等[3]利用热蜡对土工格栅进行了直剪试验,得到了松砂和密砂在不同横肋间距下的剪切面和位移矢量分布.张孟喜等[4]对H-V加筋砂土试样的剪切带形成进行了细观数值模拟,揭示了H-V加筋土剪切带产生、扩展的渐进破坏规律.周健等[5]和杨庆等[6]通过室内模型试验对加筋土地基的加筋长度和高度进行了研究,指出3倍基础宽度的加筋长度为最优值,最佳加筋层数为2∼3层.Oda等[7]通过对三轴试验进行有限元模拟,分析了土体中剪切带的产生和发展.为了更加深入地研究加肋土工膜,本工作进行了加肋土工膜和土工布衬垫系统的室内模型试验,研究了加肋土工膜与土工布界面在不同试验工况下的沉降,并利用颗粒流软件PFC2D对加肋土工膜衬垫系统进行数值模拟,分析了加肋土工膜衬垫系统模型内部接触力的发展和应力分布情况,旨在通过模型试验与数值模拟较全面地体现加肋土工膜与土工布界面的特性.1 室内模型试验1.1 试验材料将肋块用大头针钉在光面土工膜上得到试验所用的加肋土工膜试件,试件长1 150 mm,宽640 mm.粘贴肋片由同类型土工膜裁剪得到,其中条状肋块尺寸为640 mm×50 mm,块状肋块为50 mm×50 mm.土工膜一端沿长边方向留有250 mm用以固定,因此加肋土工膜的有效长度为900 mm.加肋土工膜的试验布置如图1所示.图1 加肋土工膜试验布置Fig.1 Experimental schemes for ribbed geomenbrane试验所用的光面土工膜为高密度聚乙烯膜,厚度为1.5 mm,屈服强度为22.0 N/mm,断裂强度为40.0 N/mm.试验所用土工布为厚3.0 mm的无纺土工布,最小密度为400 kg/cm3,断裂强度为12.5 kN/m.试验过程中将土工布平铺在土工膜表面. 1.2 试验工况基于正交实验原理[8],考虑加肋形状、间距和高度3个因素,按照L9(34)正交表设计加肋土工膜的试验工况.另外,为了验证加肋土工膜的运用能有效提高土工膜衬垫系统的界面摩擦特性,将光面土工膜作为对比试验.因此,本工作共设计了10种试验工况,具体如表1所示.表1 加肋土工膜的试验工况Table 1 Test condition of ribbed geomenbrane?1.3 试验设备和方案室内模型试验在模型箱中进行,如图2所示.模型箱为钢结构,高1.1 m,平面尺寸为1.4 m×6.4 m.模型箱的侧壁透明,便于观察模型沉降破坏情况,且能承受试验过程中砂土对侧壁的压力.试验加载所用的液压千斤顶最大行程为150 mm,千斤顶传感器最大量程为200 kN.图2 室内模型试验箱Fig.2 Indoor model test box土工膜与土工布模型试验布置如图3所示.模型底部边坡比为1.0∶1.5,相对密实度为97%.在边坡上铺设土工膜并固定,再在土工膜上铺设土工布.采用液压千斤顶和砂土模拟上部荷载,通过600 mm×300 m m大小的加载板作用在砂土表面.试验测得土样的内黏聚力c=11.31 kPa,内摩擦角ϕ=31.62◦.由于斜面角度大于砂土内摩擦角,试验过程中土样不会发生自锁现象.砂土采用分层铺设的方法,每层填土厚度为100 mm,分5次填土.在加载板坡中放置位移计,沉降每增加3 mm为一荷载级,记录荷载p加至200 kPa过程中每级荷载的沉降量s.2 试验成果及分析2.1 条状加肋土工膜2.1.1 加肋间距加肋间距l不同时室内模型试验的p-s曲线如图4所示.从图中可以看出,在加肋高度d相同的情况下,在一定范围内,随着肋块间距的增加,上覆土沉降变小,说明在这个范围内,条状加肋土工膜与土工布衬垫系统对上覆土的加筋效果越来越强,界面剪切强度越来越大.但是,随着肋块间距的增加,肋块间距为400 mm时上覆土的沉降大于间距为175 mm时的沉降.这是由于当肋块间距过大时,肋块对上部砂土的加固作用有限,不能形成有效的加固影响区,这时整个界面上的剪切力并不大,即界面的摩擦性能好.若加肋间距较小,前一个肋块形成的塑形剪切流会延续到后一个肋块,导致前一个塑形剪切流对砂土的作用不能得到有效的发挥,从而影响整个界面的剪切力大小.这充分说明加肋间距存在最优值.图3 土工膜与土工布模型试验布置示意图Fig.3 Model test arrangement of geomembrane and geotextile图4 加肋间距不同时模型试验的p-s曲线Fig.4 p-s curves with different rib space for model test2.1.2 肋块高度肋块高度d不同时模型试验的p-s曲线如图5所示.从图中可以看出,在一定高度范围内,随着肋块高度的增加,上覆土的沉降量越来越小,说明在这个范围内,条状加肋土工膜与土工布衬垫系统对上覆土的加筋效果越来越强,肋块之间对砂土的加固作用变大.肋块高度为3.0和6.0 mm时,两种加肋土工膜作用下沉降曲线差别不大,但是肋块高度为6.0 mm时的模型沉降比4.5 mm时的沉降大,这是因为4.5 mm时肋块对上部砂土形成有效影响区的范围较广且更稳定,对模型的稳定性起了更大的作用,即肋块高度过高反而不利于土体内部的加固作用.这说明肋块高度在4.5和6.0 mm之间存在一个最优值,当超过最优值时,加筋效果反而会降低.图5 加肋高度不同模型试验的p-s曲线Fig.5 p-s curves of different rib height for model test2.2 块状加肋土工膜块状加肋土工膜的试验结果如图6所示.从图中可以看出,在相同荷载时,块状加肋土工膜的沉降量比光面土工膜沉降小很多.这是由于块状土工膜能充分发挥加肋部分侧面与砂土间的侧摩阻力,加肋部分之间所形成的挤密区域对砂土能够形成有效约束,表现为在不同荷载下,块状土工膜界面的剪切强度得到明显增强.2.3 正交试验结果分析由于试验条件的限制,取千斤顶荷载为180 kPa时不同试验工况下沉降的平均值为研究对象,采用极差分析法进行分析,具体结果如表2所示.图6 块状加肋土工膜模型试验的p-s曲线Fig.6 p-s curves of the block ribbed geomembrane表2 p=180 kPa时不同试验工况下模型试验的数据分析结果Table 2 Test results of model test with different conditions(p=180 kPa)注:Kij为第j列第i水平所对应的试验指标的数值之和,kij为第j列第i水平所对应的试验指标的数值的平均值,Rj为第j列的极差.?余能等[9]发现,利用极差的大小能够判断各因素的影响主次关系、最优水平和最优水平组合.Rj越大,说明该因素对试验指标影响越大,Kij越大,则说明效果越好.因此,由表2可以判断各因素的主次关系依次为肋块高度、加肋间距和加肋形状.根据正交表综合可比的特点,不同因素水平的试验条件是相同的,可以进行直接对比.因此,由表2可以判断出加肋形状的最优水平为A1,同理可得、肋块间距、肋块高度的最优水平为B2和C3,故最优水平组合为A1B2C3,即加筋效果最优的是4排4层块状加肋土工膜.3 加肋土工膜衬垫系统3.1 数值模拟PFC2D为二维颗粒流软件.为了与室内试验得到的曲线特征相匹配,通过反复调整模型的输入参数,进行一系列PFC数值模拟试验,直到数值试验结果与室内模型试验结果基本一致.数值模拟时模型尺寸根据室内模型试验确定为1 400 mm×600 mm,采用Wall单元模拟模型试验箱,Ball单元模拟砂土颗粒,Clump单元模拟土工膜和加载板,在土工膜Clump表面设置Ball单元.本工作中分别设计了2,4和6个颗粒代表不同的加肋高度,加肋宽度分别设计了2排,4排和6排3种情况,如图7所示.由于PFC2D 只存在水平x轴向和垂直y轴向,即只能在xy平面内建立模型,故颗粒流模拟未对肋块的形状进行设计.周健等[10]研究了颗粒的数目对双轴试验的影响,指出PFC2D 双轴试验中颗粒数量超过2 000个时,则对试验结果的影响不再明显.因此,在本次模拟中土颗粒半径放大了6倍.经过大量PFC2D试样的仿真试算,PFC2D模型颗粒的级配和参数基本符合室内模型试验砂土的性质.图7 数值模拟中加肋土工膜布置方案Fig.7 Experimental schemes of ribbed geomembrane in numerical simulation采用PFC2D中的线性接触模型,其中参数的选择直接关系到计算结果的准确性.因此需要进行一系列的PFC数值模拟试验,通过反复调整PFC模型的输入参数,直到数值试验结果与实际物理模型试验结果基本一致.由于数值模拟时填土、筋材和加载板所用颗粒都设置成圆盘状,实际模型试验中填土则为不规则砂土,而不规则性使得砂土咬合作用较大而且摩擦性要比圆形颗粒大很多,另外,加载板和筋材与砂土之间也存在摩擦力,因此在PFC模拟时需要设置摩擦系数减小这种作用和颗粒形状的影响.模型试验中土工布紧贴于土工膜表面,在肋块处会形成一定的角度,而这种情况在颗粒流模拟中并不能得到较好地模拟.因此,模拟中没有模拟土工布的作用,颗粒的抗变形能力减小,模拟与模型试验存在一定误差.PFC模型的参数如表3所示.表3 PFC模型中颗粒细观参数Table 3 Values of micro parameters in PFC model?3.2 建模过程首先生成4道无摩擦的墙体构成试样的边界,再在边界内部相应的位置生成加肋土工膜;然后在试样内部生成砂土颗粒,此时颗粒粒径与实际值相比偏小,砂土颗粒生成后调整颗粒粒径的大小和模型内部的应力,使其达到试验的初始状态;最后删除顶端的墙体,在砂土颗粒的表面设置加载板.模型建立后,采用分级加载的方式对施加在加载板上的力进行控制,每级增加20 kPa,分10级加载.每一级荷载需循环至模型内部最大不平衡力达到1×10−3kPa量级再进行下级加载,完成真实试验中加载板与千斤顶的加荷作用.4 结果与分析光面土工膜PFC2D模拟的模型沉降随荷载变化曲线如图8所示.结果表明,本次模拟所用的参数模拟室内膜模型试验是合理的,可以以此模型对室内模型试验进行细观分析.图8 光面土工膜模型试验与PFC2D模拟结果的对比Fig.8 Comparison of smooth geomembrane results between model test and PFC2D图9 荷载不同时PFC2D模型的颗粒间接触力Fig.9 Particle contact under different loading conditions in PFC2Dmodel4.1 颗粒间接触力模型中颗粒之间的相互作用可由PFC2D软件直观观测,本次数值模拟中以4排4个颗粒为例研究加载过程中接触力的发展.荷载不同时颗粒间时接触力如图9所示.由图9可以看出:未加载之前模型内部主要受到自重的作用;当上部荷载为100 kPa 时,模型内部颗粒间接触力发生明显变化,此时由于模型内部颗粒间的相对位置和相互接触的影响,力的分布主要集中在加载板下部的土体,荷载虽然传递到土工膜界面,但是土工膜所起的作用并不大;当上部荷载增加到200 kPa时,加载板下方土体的接触力发生较大变化,此时由于加载板下方肋块的存在,限制了肋块内部土体向外扩散,形成一定的“环箍”作用.肋块间的受限土体与其上部的自由土体间形成了较大的摩擦阻力,阻止其向外扩散,形成了土体加强区域,使得模型承载力相应提高,不均匀沉降减小.4.2 位移场在PFC2D模型中,可直接动态输出位移场.为方便说明,将土工膜的肋块进行编号,图10为4排4个颗粒加肋土工膜模型循环结束时的位移矢量图.图10 PFC2D模型中颗粒的位移矢量图Fig.10 Displacement vector diagram of particles in PFC2Dmodel由图10可以看出:加载板下方有一条向下延伸的剪切带B,在剪切带附近位移发生了偏转.在颗粒向下运动的过程中,由于肋块存在形成的影响区阻碍了位移的向下运动,故剪切带B右侧的颗粒出现了明显的隆起.目前,剪切带的定义仍限制在现象的描述范畴,没有统一和严格的定义,其中剪切带的厚度受到结构物表面的粗糙程度、土的力学特性和颗粒级配等影响.另外,在加肋土工膜的上方出现了明显的位移不连续,将这些区域与肋块连接起来形成了加肋土工膜对上部颗粒的影响区,在影响区域内颗粒的位移变缓,趋于静止,顶部两端的颗粒继续向两侧移动,形成剪切带A.肋块所形成的影响区在肋块之间发生了重叠,由于砂性土之间存在咬合力,会引起周围砂性土颗粒参与到界面受力过程中,接触面上的张力膜效应特别是接触界面附近土体内出现的“剪切带现象”,这些都会增强地基的承载力,延缓破坏的发生.土体中剪切带存在一定的影响范围,不会无限制地在土体中延伸.剪切带最高点的高度约为肋块高度的2∼3倍,这与Irsyam等[3]利用热蜡试验对铝板进行的研究结果大体一致.4.3 颗粒内部应力室内模型试验由于受测量仪器的限制,很难量测整体模型内的土压力分布,且测量精度也不高.PFC2D软件提供了测量圆的功能,通过Fish语言和History命令可以监测测量圆内的应力.在本次模拟中通过反复的设置,在垂直2号肋块3h(h为肋块高度)的位置能较好地反应试验规律,因此布设半径为10.0 mm的测量圆,如图11所示.4.3.1 肋块高度对应力的影响下面以4排加肋土工膜为例说明加肋高度对土中附加应力的影响.肋块间距相同时的PFC2D模型应力如图12所示.从图中可以看出,在距离肋块高度3倍的位置,4排4个颗粒土工膜工况下水平应力始终小于其他两种工况.这说明4排4个颗粒加肋土工膜能使模型中的应力更快分散作用于全部土体,使模型内部颗粒受力更合理,不会出现部分土体分担上部荷载较大,而其他土体分担较小的情况.模型较慢地达到极限荷载值,因此模型的承载力会得到提高,且不均匀沉降明显减小.另外,肋块高度过高或过低,都不能使模型达到最佳承载力状态.图11 测量圆试验布置Fig.11 Experimental schemes of measuring circle图12 肋块间距相同时的PFC2D模型应力图Fig.12 Stress diagram of the same rib space in PFC2Dmode4.3.2 肋块间距对应力的影响下面以加肋2个颗粒为例说明加肋间距对附加应力的影响.肋块高度相同时PFC2D 模型应力如图13所示.从图中可以看出,对于相同高度的土工膜而言,4排土工膜作用下的应力小于其他两种工况.这说明4排2个颗粒土工膜使得模型内部的应力比较均匀,当加肋间距够大时,肋块及剪切带沿剪切方向会形成一个比较完整的塑性剪切流,且每一个肋块后面的塑性剪切流都能得到充分发挥,此时界面的摩擦特性较好.但是,如果加肋间距过小或过大,都会影响到界面的加固能力,因此加肋间距存在一个最优值.图13 肋块高度相同时的PFC2D模型应力图Fig.13 Stress diagram of the same rib height in PFC2Dmodel5结论(1)通过设计的加肋土工膜衬垫系统室内模型试验,可知加肋土工膜的使用能很大程度上减小模型的沉降.(2)对加肋效果影响较大的因素依次是加肋高度、加肋间距、加肋形状,其中加肋高度和间距都存在最优值.模型试验中加肋效果最好的为4排4层块状加肋土工膜.(3)通过调整模型颗粒的级配和细观参数,采用颗粒流软件PFC2D可以对加肋土工膜与土工布衬垫系统进行较好的模拟.在颗粒流模型内部,肋块限制了上部颗粒的运动,形成加固区,提高了模型整体的承载能力.(4)最优的加肋高度和加肋间距能使上部颗粒受力更加均匀,使更多的颗粒分担上部荷载,对肋块之间的颗粒起到加固作用.参考文献:【相关文献】[1]高俊丽,张孟喜,张文杰.加肋土工膜与砂土界面特性研究[J].岩土力学,2011,32(11):3225-3230.[2]包承纲.土工合成材料界面特性的研究和试验验证[J].岩石力学与工程学报,2006,25(9):1735-1744.[3]Irsyam M,Hryciw R D.Friction and passive Resistance in soil reinforced by plane ribbed Inclusion s[J].G´eotechnique,1991,41(4):485-498.[4]张孟喜,张石磊.H-V加筋土性状的颗粒流细观模[J].岩土工程学报,2008,30(5):625-631.[5]周健,孔祥利,王孝存.加筋地基承载力特性及破坏模式的试验研究[J].岩土工程学报,2008,30(9):1265-1269．[6]杨庆,张克,栾茂田,等.土工格栅加筋砂土地基性能模型试验研究[J].大连理工大学学报,2006,6(3):390-394．[7]Oda M,Nemat-Naaser S,Konish J.Stress-induced anisotropy in granular masses[J].Soil and 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土工合成材料指导书
土工合成材料试验检测作业指导书一、目的规范和提高本公司土工合成材料试验检测作业技能水平;二、适用范围本作业指导书适用于公路工程所应用的各类土工合成材料的性能试验;三、试验依据JTG E50-2006 公路工程土工合成材料试验规程GB 6529 纺织品调湿和试验用标准大气GB 8170 数值修约规则土工合成材料规定压力下厚度的测定第1部分单层产品厚度的测定方法GBT 62-2009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GB/T 15788-2005土工布及其有关产品宽条拉伸试验GB/T63-2010土工合成材料梯形法撕破强力的测定GBT19978-2005土工布及其有关产品刺破强力的测定GB/T 14800-2010/ISO 12236：2006土木合成材料静态顶破试验CBR法GB/T15789-2005土工布及其有关产品无负荷时垂直渗透特性的测定GBT 土工合成材料防渗性能第1部分耐静水压的测定四、取样程序1、取卷装样品取样的卷装数按相关文件规定;所选卷装材料应无破损;2、裁取样品全部试验的试样应在同一样品中裁取;卷装材料的头两层不应取作样品;取样时应尽量避免污渍、折痕、孔洞或其他损伤部位,否则要加放足够数量;3、样品的标记样品上应标明下列内容：商标、生产商、供应商；型号；取样日期；要加标记表示样品的卷装长度方向;当样品两面有显着差异时,在样品上加注标记,标明卷装材料的正面或反面;如果暂不制备试样,应将样品保存在洁净、干燥、阴凉避光处,并且避开化学物品侵蚀和机械损伤;样品可以卷起,但不能折叠;五、试样准备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;试样不应包含影响试验结果的任何缺陷;对同一项试验,应避免两个以上的试样处在相同的纵向或横向位置上;试样应沿着卷装长度和宽度方向切割,需要时标出卷装的长度方向;除试验有其他要求,样品上的标志必须标到试样上;样品经调湿后,再制成规定尺寸的试样;在切割结构型土工程材料时可制定相应的切割方案;如果制样造成材料破碎,发生损伤,可能影响试验结果,则将所有脱落的碎片和试样放到一起,用于备查;六、调湿和状态调节土工织物：试样应在标准大气下调湿24h,标准大气按GB 6529规定的三级标准：温度20℃±2℃、相对湿度65%±5%;如果确认试样不受环境影响,则可省去调湿和状态调节的处理程序,但应在记录中注明试验时的温度和湿度;七、单位面积质量测定适用范围本方法规定了土工合成材料单位面积质量的测定方法;本方法适用于土工织物、土工格栅,其他类型的土工合成材料可参照执行;2、定义：单位面积质量：单位面积的试样,在标准大气条件下的质量;3、仪器设备及材料剪刀或切刀;称量天平感量为;钢尺刻度至毫米,精度为;4、试验步骤A.取样：按本作业指导书的有关规定取样;B.试样调湿和状态调节：按本作业指导书的规定进行;C.试样制备土工织物：用切刀或剪刀裁取面积为10000mm2的试样10块,裁剪和测量精度为1mm;对于土工格栅、土工网这类孔径较大的材料,试样尺寸应能代表该种材料的全部结构;可放大试样尺寸,剪裁时应从肋间对称剪取,剪裁后应测量试样的实际面积;D.称量：将裁剪好的试样按编号顺序逐一在天平上称量,读数精确到;5、结果计算A.按下式计算每块试样的单位面积质量,保留小数一位：G=m×106/A式中：G---试样单位面积质量g/m2m---试样质量gA---试样面积mm2B.计算10块试样单位面积质量的平均值G,精确到 g/m2；同时计算出标准差 和变异系数Cv;八、厚度测定土工织物厚度测定A.适用范围本方法规定了在一定压力下测定土工织物和相关产品厚度的试验方法;本方法适用于土工织物及复合土工织物;B.定义：厚度：土工织物在承受规定的压力下,正反两面之间的距离;常规厚度：在2kPa压力下测得的试样厚度;C.仪器设备及材料基准板：面积应大于2倍的压块面积;压块：圆形,表面光滑,面积为25cm2,重为5N、50N、500N不等；其中常规厚度的压块为5N,对试样施加2kPa± kPa的压力;百分表：最小分度值;秒表：最小分度值;D.试验步骤a.取样：按本作业指导书的有关规定取样;b.试样调湿和状态调节：按本作业指导书的规定进行;c.试样制备：裁取有代表性的试样10块,试样尺寸应不小于基准板的面积;E.测定2kPa压力下的常规厚度a.擦净基准板和5N的压块,压块放在基准板上,调整半分表零点;b.提起5N的压块,将试样自然平放在基准板与压块之间,轻轻放下压块,使试样受到的压力为2kPa± kPa,放下测量装置的百分表触头,接触后开始记时,30s时读数,精确至;c.重复上述步骤,完成10块试样;d.根据需要选用不同的压块,使压力为20kPa± kPa,重复上述程序,测定20kPa±kPa压力下的试样厚度;e. 根据需要选用不同的压块,使压力为200kPa±1 kPa,重复上述程序,测定200kPa ±1 kPa压力下的试样厚度;f.计算在同一压力下所测定的10块试样厚度的算术平均值δ,以毫米为单位,计算到小数点后三位,修约到小数点后两位;g.如果需要,同时计算出标准差σ和变异系数Cv;九、宽条拉伸试验1、本方法规定了用宽条试样测定土工织物及其有关产品拉伸性能的试验方法;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;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特定伸长率下的拉伸力的测定;2、仪器设备及材料拉伸试验机：具有等速拉伸功能,拉伸速度可以设定,并能测读拉伸过程中试样的拉力和伸长量,记录拉力-伸长曲线;本试验采用微机控制电子万能试验机;夹具：钳口表面应有足够宽度,至少应与试样200mm同宽,以保证能够夹持试样的全宽,并使用适当措施避免试样滑移和损伤;伸长计：能够测量试样上两个标记点之间的距离,对试样无任何损伤和滑移,能反映标记点的真实动程;伸长机包括力学、光学或电子形式;伸长计的精度应不超过±1mm;蒸馏水：仅用于浸湿试样;非离子润湿剂：仅用于浸湿试样;3、试样制备取样：按本作业指导书规定取样;试样数量：纵向和横向各剪取至少5块试样;试样尺寸：无纺类土工织物试样宽度为200mm±1mm不包括边缘,并有足够的长度以保证夹具间距100mm；为控制滑移,可沿试样的整个宽度与试样长度方向垂直的画两条间隔100mm的标记线不包含绞盘夹具;对于机织类土工织物,将试样剪切约220mm宽,然后从试样的两边拆去数目大致相等的边线以得到200mm±1mm的名义试样宽度,这有助于保持试验中试样的完整性;对于土工格栅每个试样至少为200mm宽,并具有足够长度;试样的夹持线在节点处,除被夹钳夹持住的节点或交叉组织外,还应包含至少1排节点或交叉组织；对于横向节距大于或等于75mm的产品,其宽度方向上应包含至少两个完整的抗拉单元;如使用伸长计,标记点应标在试样的中排抗拉肋条的中心线上,两个标记点之间应至少间隔60mm,并至少含有1个节点或1个交叉组织;对于针织、复合土工织物或其他织物,用刀或剪子切取试样可能会影响织物结构,此时允许采用热切,但应在试验报告中说明;当需要测定湿态最大负荷和干态最大负荷时,剪取试样长度至少为通常要求的两倍;将每个试样编号后对折剪切成两块,一块用于测定干态最大负荷,另一块用于测定湿态最大负荷,这样使得每一对拉伸试验是在含有同样纱线的试样上进行的;4、试样调湿和状态调节干态试验所用试样的调湿,按本作业指导书的规定进行;湿态试验所用试样应浸入温度为20℃±2℃的蒸馏水中,浸润时间应足以使试样完全浸润或者至少24h;为使试样完全浸润,也可以在水中加入不超过%的非离子型润湿剂;5、试验步骤A.拉伸试验机的设定土工织物,试验前将两夹具间的隔距调至100mm±3mm；选择试验机的负荷量程,使断裂强力在满量程负荷的30%---90%之间;设定试验机的拉伸速度,使试样的拉伸速率为名义夹持长度的20%±1%/min;如使用绞盘夹具,在试验前应使用绞盘中心间距保持最小,并且在试验报告中注明使用的绞盘夹具;B.夹持试样将试样在夹具中对中夹持,注意纵向和横向的试样长度应与拉伸力的方向平行;合适的方法是将预先画好的横贯试件宽度的两条标记线尽可能的与上下钳口的边缘重合;对湿态试样,从水中取出后3min内进行试验;C.试样预张对以夹持好的试件进行预张,预张力相当于最大负荷的1%,记录因预张试样产生的加持长度的增加值L’0;D.使用伸长计时在试样上相距60mm处分别设定标记点分别距试样中心30mm,并安装伸长计,注明不能对试样有任何损伤,并确保试验中标记点无滑移;E.测定拉伸性能开动试验机连续加荷直至试样断裂,停机并恢复至初始标距位置;记录最大负荷,精确至满量程的%,记录最大负荷下伸长量△L,精确到小数点后一位;如试样在距钳口5mm范围内断裂,结果应予剔除；纵横向每个方向至少试验5块有效试样;如试样在夹具中滑移,或者多于1/4的试样在钳口附近5mm范围内断裂,可采用下列措施：夹具内加衬垫；对夹在钳口内的试样加以涂层；改进夹具钳口表面;无论采取何种措施,都应在报告中注明;F.测定特定伸长率下的拉伸力使用合适的记录测量装置测定在任一特定伸长率下的拉伸力,精确至满量程的%; G.结果计算a.拉伸强度：计算每个试样的拉伸强度：αf =F f C式中：αf ---拉伸强度kN/mF f ---最大负荷kNC---对于非织造品、高密织物或其他类似材料：C=1/BB---试样的名义宽度m对于稀松机织土工织物、土工网、土工格栅或其他类似的松散结构材料：C=N m /N s N m ---试样1m 宽度内的拉伸单元数N s ---试样内的拉伸单元数b.最大负荷下伸长率：ε=0'0L L L △×100 式中: ε---伸长率%L 0---名义夹持长度使用夹具时为100mm,使用伸长计时为60mmL ’0---预负荷伸长量mm△L---最大负荷下的伸长量mmc.特定伸长率下的拉伸力计算每个试样在特定伸长率下的拉伸力,例如伸长率2%时的拉伸力：F 2%=f 2%C式中：F 2%---对应2%伸长率时每延米拉伸力kN/mf 2%---对应2%伸长率时试样的测定负荷kNC ---由上式中求出H.平均值和变异系数分别对纵向和横向两组试样的拉伸强度、最大负荷下伸长率及特定伸长率下的拉伸力计算平均值和变异系数,拉伸强度和特定伸长率下的拉伸力精确至3位有效数字,最大负荷下伸长率精确至%,变异系数精确至%; 每组有效试样为5块;十、 CBR 顶破强力试验1、适用范围本方法规定了测定土工织物顶破强力、顶破位移和变形率的试验方法;本方法适用于土工织物、土工膜及其复合产品;2、仪器设备及材料试验机：应具有等速加荷功能,加荷速率可以设定,并能测读加荷过程中的应力、应变量,记录应力-应变曲线;本试验采用微机控制电子万能试验机;顶破夹具：夹具夹持环底座高度须大于100mm,环形夹具内径为150mm,其中心必须在顶压杆的轴线上;顶压杆：直径为50mm 、高度为100mm 的圆柱体,顶端边缘倒成半径的圆弧;3、试样制备取样：按本作业指导书的规定取样;制样：裁取φ300mm 的圆形试样5块,试样上不得有影响试验结果的可见疵点,在每块试样离外圈50mm 处均等开6条8mm 宽的槽;试样调湿和状态调节：按本作业指导书的规定进行;4、试验步骤A.试样夹持：将试样放入环形夹具内,使试样在自然状态下拧紧夹具,以避免试样在顶压过程中滑动或破损;B.将夹持号试样的环形夹具对中放于试验机上,设定试验机满量程范围,使试样最大顶破强力在满量程负荷的30%-90%范围内,设定顶压杆下降速度为60mm/min±5 mm/min;C.启动试验机,直到试样完全顶破位置,观察和记录顶破情况,记录顶破强力N和顶破位移mm;如土工织物在夹具中有明显滑动,则应剔除此次试验数据,并补做试验至5块;5、结果计算分别计算5块试样的顶破强力N、顶破位移mm的平均值和变异系数Cv;顶破强力和顶破位移计算至小数点后1位,修约至整数;变形率计算至小数点后1位,修约至整数;ε=001 L LL-×100L1=22Lh+以上两式中：h---顶压杆位移距离mmL---试验前夹具内侧到顶压杆顶端边缘的距离mmL1---试验后夹具内侧到顶压杆顶端边缘的距离mmε---变形率%十一、垂直渗透性能试验恒水头法1、适用范围本方法规定了土工织物及复合土工织物在系列恒定水头下垂直渗透性能的试验方法;本方法适用于土工织物和复合土工织物;2、仪器设备及材料恒水头渗透仪：渗透仪的最小直径50mm,能使试样与夹持器周壁密封良好,没有渗漏;仪器能设定的最大水头差应不小于70mm,有溢流和水位调节装置,能够在试验期间保持试件两侧水头恒定,有达到250mm恒定水头的能力;测量系统的管路应避免直径的变化,以减少水头损失;有测量水头高度的装置,精确到;供水系统：试验前必须用抽气法或煮沸法脱气,水中的溶解氧含量不得超过10mg/kg;溶解氧含量的测定在水入口处进行,溶解氧的测定仪器或仪表应符合有关规定;水温控制在18℃~22℃;其他用具：秒表,精确到；量筒,精确到10mL；温度计,精确到℃3、试样制备取样：按本作业指导书的规定取样;试样数量和尺寸：试样数量不小于5块,其尺寸应与试验仪器相适应;试样要求：试样应清洁,表面无污物,无可见损坏或折痕,不得折叠,并应放置于平处,上面不得施加任何荷载;4、试验步骤A.将试样置于含润湿剂的水中,至少浸泡12h直至饱和并赶走气泡;润湿剂采用%V/V 的烷基苯磺酸钠;B.将饱和试样装入渗透仪的加持器内,安装过程应防止空气进入试样,有条件时宜在水下装样,并使所有的接触点不漏水;C.向渗透仪注水,直到试样两侧达到50mm 的水头差;关掉供水,如果试样两侧的水头在5min 内不能平衡,查找是否有未排除干净的空气,重新排气,并在试验报告中注明;D.调整水流,使水头差达到70mm ±5mm,记录此值,精确到1mm;待水头稳定至少30s 后,在规定的时间周期内,用量杯收集通过仪器的渗透水量,体积精确到10mL,时间精确到s;收集渗透水量至少1000mL,时间至少30s;如果使用流量计,流量计至少应有能测出水头差70mm 时的流速的能力,实际流速由最小时间间隔15s 的3个连续读数的平均值得出;E.分别对最大水头差、、和倍的水头差,重复上述程序,从最高流速开始,到最低流速结束,并记录下相应的渗透水量和时间;如果使用流量计适用同样的原则;F.记录水温,精确到℃;G.对剩下的试样重复上述试验步骤;5、结果计算流速指数：按下式计算20℃时的流速V20mm/s ：V 20=tT A VR 式中：V---渗透水的体积m 3R T ---T ℃水温时的水温修正系数A---试样过水面积m 2t---达到水体积V 的时间s如果使用流速计,流速VT 直接测定,则按公式计算20℃时的流速V20mm/s ：V 20=VTRT计算每块试样不同水头差下的流速V 20;使用计算法或图解法,用水头差h 对流速V 20通过原点作曲线;在一张图上绘出5个试样的水头差h 对流速V 20的曲线5条;通过计算法或图解法求出5个试样50mm 水头差的流速值,给出平均值和最大、最小值;平均值为该样品的流速指数,精确到1mm/s;垂直渗透系数：计算实际水温下的垂直渗透系数k ： k=v/i=hv ∆δ 式中：k---实际水温下的垂直渗透系数mm/sv---垂直土工织物平面水的流动速度mm/si---土工织物上下两侧的水力梯度δ---土工织物试样厚度mm△h---对土工织物试样施加的水头差mm按下式计算20℃水温下的垂直渗透系数k 20：k 20 =kR T式中：k 20---水温20℃时的垂直渗透系数mm/sk---实际水温下的垂直渗透系数mm/sR T ---T ℃水温时的水温修正系数透水率：计算水温20℃时的透水率θ20：θ20= k 20/δ= V 20/△h式中：θ---水温20℃时的透水率1/s20k---水温20℃时的渗透系数mm/s20δ---土工织物厚度mm---水温20℃时,垂直土工织物平面水的流动速度mm/sV20△h ---对土工织物试样施加的水头差mm十二、梯形撕裂强力试验1、适用范围本方法规定了用梯形试样测定土工织物撕破强力的方法;2、仪器设备及材料拉伸试验机：应具有等速拉伸功能,拉伸速率可以设定,并能测度拉伸过程中的应力、应变量,记录应力-应变曲线,本试验采用微机控制电子万能试验机;夹具：钳口表面应有足够宽度,以保证能够夹持试样的全宽,并采用适当措施避免试样滑移和损伤;3、试样制备取样：按本作业指导书的规定取样;制样：纵向和横向各取10块试样,试件尺寸见下图;试样调湿和状态调节：按本作业指导书的规定进行;4、试验步骤A.调整拉伸试验机卡具的初始距离为25mm,设定满量程范围,使试样最大撕破负荷在满量程负荷的30%～90%范围内,设定拉伸速率为100mm/min±5mm/min;B.将试样放入卡具内,使夹持线与夹钳钳口线相齐平,然后旋紧上、下夹钳螺栓,同时要注意试样在上、下夹钳中间的对称位置,使梯形试样的短边保持垂直状态;C．开动拉伸试验机,直至试样完全撕破断开,记录最大撕破强力值,以N为单位;D.如试样从夹钳中滑出或不在切口延长线处撕破断裂,则应剔除此处试验数值,并在原样品上再裁取试样,补足试验次数;5、结果计算A.分别计算纵、横向撕破强力的平均值和变异系数;B. 纵、横向撕破强力以各自10次试验的算术平均值表示,以N为单位,计算到小数点后1位,按GB8170修约到整数；变异系数精确至%;十三、参加作业人员闫振、郭旭、阿丽娅、袁春兰、秦晓磊、苏明、王维、王浩;其中闫振担任组长,负责试验准备、实施、考核等工作,并进行技术指导;十四、时间安排A. 8月31至9月2日,作业人员完成小组准备的预先学习资料：“土工合成材料试验、土工合成材料试验”的学习,对土工合成材料及试验形成直观认识;B. 9月10日前,完成规范、仪器、样品的准备工作;月30前完成中期考核, 10月10日前完成土工合成材料所有考核;。
土工膜工艺试验方案
驻马店市南水北调中线工程复合土工膜联接工艺试验方案批准：审核：编制：河南水建集团有限公司驻马店市南水北调中线工程项目经理部2020年3月28日目录复合土工膜联接试验方案 (1)一、概述 (1)1.1工程概况 (1)1.2施工部位 (1)二、试验目的 (1)三、编制依据 (2)四、试验设备 (2)4.1试验设备清单 (2)4.2主要设备焊接机相关参数 (3)五、试验人员 (3)六、试验准备 (3)七、初定焊接参数 (4)八、试验方案 (4)8.1焊接工艺方案 (4)8.2粘结工艺方案 (5)九、焊、粘接方案对比 (5)9.1焊接工艺优点 (5)9.2焊接工艺缺点 (6)9.3粘结施工优缺点 (6)9.4结论 (6)十、检测 (6)10.1焊缝检测 (6)10.2粘结缝检测 (6)十一、试验结果 (6)复合土工膜联接试验方案一、概述1.1工程概况本标段为驻马店市南水北调中线工程（合同编号： ZMDZZSW2019-04），主管线总长62.14Km，其中汝南段长29.18Km：起止桩号为K37+278.26～K66+456.94，汝南水厂支线0.656Km；管径为DN1600、DN1400，DN600,DN500,管材为TPEP；平舆段长34.26Km，平舆水厂支线0.18Km；起止桩号为K66+456.94～K99+415.6，管径为DN1200、DN1000，管材为TPEP。
主要工作内容包括：蓄水池工程，穿越河道、干渠、道路顶管工程，穿越河道倒虹吸工程，管道工程及管道附属工程等。
本工程共包含2座蓄水池，分别位于汝南、平舆境内，复合土工膜主要使用于蓄水池。
1.2施工部位本工程复合土工膜主要用于汝南蓄水池和平舆蓄水池防渗处理，对蓄水池防渗起至关重要作用，本工程采用复核土工膜设计参数为1200g/m²，0.5mm厚。
复合土工采用双缝焊接方式进行，焊接采用专用工具在现场进行，为保证工程施工质量，需在正式施工前进行土工膜焊接试验，已取得合理的施工参数。
土工布与土工膜的区别
土工布与土工膜的区别土工布顾名思义是用无纺布做的。
主要用来加固地基。
土工膜，是用高密度聚乙烯做的，主要用来防渗。
土工布分为有纺土工布和无纺土工布。
土工布具有优秀的过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护作用，具有重量轻、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀。
土工布作用主要有：1.强力高，由于使用塑料扁丝，在干湿状态下都能保持充分的强力和伸长。
2、耐腐蚀，在不同的酸碱度的泥土及水中能长久地耐腐蚀。
3、透水性好在扁丝间有空隙，故有良好的渗水性能。
4、抗微生物性好对微生物、虫蛀均不受损害。
5、施工方便，由于材质轻、柔，故运送、铺设、施工方便。
6、规格齐全：幅宽可达6米，单位面积质量：100-600g/㎡。
土工膜以塑料薄膜作为防渗基材，土工膜是一种高分子化学柔性材料，比重较小，延伸性较强，适应变形能力高，耐腐蚀，耐低温，抗冻性能好。
土工膜主要用于工程建设领域的防渗、隔离、增强、防裂、加固、水平面排水等防渗要求高的工程。
两者可以单独作用，也可以复合成一体共同发挥各自长处。
土工膜的性能特点如下:1、土工膜是一种柔性防水材料，具有很高的防渗系数（1?10-17 cm／s）；2、土工膜具有良好的耐热性和耐寒性，其使用环境温度为高温110℃、低温-70℃；3、土工膜具有很好的化学稳定性能，能抗强酸、碱、油的腐蚀是好的防腐材料；4、土工膜具有很高的抗张力强度，使它具有很高的抗拉强度能满足高标准工程项目需要；5、土工膜具有很强的耐候性，有很强的抗老化性能，能长时间裸露使用而保持原来的性能；6、土工膜的整体性能，土工膜有很强的抗拉强度与断裂伸长率，使土工膜能够在各种不同的恶劣地质与气候条件下使用。
适应地质不均匀沉降应变力强；7、土工膜采用优质原生塑料与碳黑粒子不含任何防腐剂，已被我国用来取代PVC作为食品包装袋和保鲜膜原料。
复合土工膜工艺试验
复合土工膜粘结工艺试验方案我部拟于在渠道桩号121+400处进行土工膜现场粘结试验，复合土工膜选用二布一膜，150g/m2-0.5mm-150g/m2，用于渠底与渠坡预留复合土工膜的连接。
1.试验目的、内容和方法试验目的：对土工膜进行现场粘结试验，进行粘结后的的抗拉强度、延伸率以及施工工艺等参数。
根据南水北调中线京石段施工经验及目前正在施工中的南水北调穿黄工程施工经验，采用KS热熔胶粘剂对土工膜进行粘结。
试验内容：母材、接头的抗拉试验。
试验方法按照《南水北调中线一期工程总干渠河北省邯邢段主体工程施工技术要求》、《南水北调中线干线工程渠道混凝土衬砌施工操作指南》及《招标文件》中的要求，针对4~5月份施工作业环境进行现场粘接工艺试验。
2.设计指标复合土工膜选用二布一膜， 150g/m2-0.5mm-150g/m2，其中膜选用≥0.5mm的聚乙烯土工膜，布为宽幅（幅宽大于5m）聚酯长丝针刺土工布。
根据《聚乙烯土工膜》（GB/T17643–1998）、《土工合成材料》（GB/T17639–1998、GB/T17642–1998）及南水北调中线工程的特点，复合土工膜技术性能指标符合下列要求：1）复合体幅宽大于5m，各铺设幅之间搭接宽度不小于10cm，采用专用KS热熔胶粘剂进行粘结。
2）复合土工膜采用全新原料，不得添加再生料，聚乙烯膜应为无色透明（不允许加炭黑），并符合《食品包装用聚乙烯成型品卫生标准》（GB9687–88）、无毒性、对水质无污染。
土工膜粘结后2h内，粘结面不得承受任何拉力，接缝粘结强度不低于母材的80%。
3.原材料生产厂家大连恒大高新材料开发有限公司。
4.取样尺寸取两块复合土工膜30cm×20cm用KS胶粘接，粘接宽度10cm。
5.试验粘结剂专用KS热熔胶粘剂。
6.试验过程拼接试验前对粘结面进行清扫，粘结面无油污、灰尘，保持粘结面干燥。
1. 胶粘剂成品现场加热熔化时，选用钢精锅，边加热，边搅动。
实际工作中土工布试验检测问题的探讨
力的 性能 。比较典 型 的 例子 如 下 ， 如果 制 备 的拉
伸试样在 与拉力 垂 直 的方 向有 一 处 明显 的分 层 ， 那 么 在 拉伸 的应 力一 变 曲线 上 经 常会 出现 一 个 应
明 显 的双 峰 ， 时试 样 的拉 伸 强 度 也 会 明 显 降 低 。 同
出现这种现 象 的原 因是试样 在 受拉过 程 中膜两侧 的土工布并 没有 同 时受 力 ， 当无 缺 陷一侧 的土 工 布达 到很大应 力 时 ， 缺 陷 一侧 的土工 布 仍 然受 有 力很 小甚 至未 受力 ， 当完 好 一侧 的土工 布 破 坏后
检测指 标 的标 准差 和变异 系数 较 大则说 明材料 的
质 量不 均匀 ， 么 出现 在 同 一卷 材 料 上 裁 取 的 ２ 那 个 样 品的质量 有 差异 的可 能 性 也较 大 ， 时 建议 此
对 材 料 重 新 取 样 进 行 复 检 ， 确 认 材 料 质 量 的 均 以 匀 性 。材 料 质 量 不 均 匀 时 应 以 最 低 的 检 测 结 果 为 标 准确定 材料是 否合格 。
产 品再进 一 步进行 力学 性 能 和水 力 性 能 的检 测 ， 并 以这些 指标最 终决定 产 品合格 与 否 。
２ 实 际 检 测 结 果 相 互 矛 盾 的 试 验 检 测
于外 观质 量检测 合 格 的产 品 ， 进行 力 学 性 能 和 应 水力性 能 参数 的检 测 ， 以上 述 参数 是 否 符 合规 并 范和设 计 的要求最 终决定 产 品是 否合 格 。 由此 也确定 了在实 际工作 中土工 布 的检 测程 序为 ： 首先进 行外观 质量 的检测 ， 不符 合外观 质量 要求 的产 品即为 不合 格 品 ， 合外 观 质量 要 求 的 符
土工合成材料加筋非饱和土界面作用特性研究
关键词 土工 合成材料
非饱 和土
界面作用特性
姜 兵 何 建 平。 韩志 型 杨 ’ 溢
（． １西南科技大学 土木与建筑工程学 院 ３ 西 南科 技大学环境与资源学 院 ． ２ ．洛 阳工业 高等专科学校 ４ 西南科 技大学土本与建筑工程学 院） ．
摘
要
通过室内拉拔 、 摩擦 试验研究绵 阳非饱 和土与不 同土工合成 材料 间的界面相互 作用特 性及 加筋
的。随 着加筋 土结 构 的理 论 研 究 和 发 展 ， 工 合 成 土 材料 已得 到广 泛 应 用 ， 国外 许 多 学 者 （ ｃ ｉｉＨ ｕ． Ｏ ｈａ， ａ ｓ
ｍ ｎ ， ｏｔ ｕａｓ ） 用 直 剪 试 验 和拉 拔 试 验 研 ａｎ Ｋ ｕｓ ｒｉ等 利 ｏ
究土 工 合 成 材 料 与 填 料 的 界 面 作 用 特 性 ， Ｈ ｕ— ， ａｓ
我 国将 土工 合成 材料 用 于水 利 、 路 、 公 铁路 和建
筑等岩土工程领 域从 Ｈ ｎ Ｖｄｌ １６ ｅｒ ｉ 于 ９ ５年提 出了 ｉ ａ 加 筋土 概念 ， 根据 其设 计 理论 ， 功地在 法 国修 建 了 成
世 界上第 一座 加 筋 土公 路 挡 土墙 以后 ８ ０代 初 开 始
关于土工合成材料加筋土机理不是 十分清楚 ， 计算 方法亦 不成 熟 ， 理论研 究 明显 落 后于工 程 实践 ， 需要
进 一步 深入 研究 。
我 国土 工合 成 材料 制 品近 年 发 展 很 快 ， 远 超 远 出早期 土工 织物 和土 工膜 两大 类 ，为 了更 好地 应 用 于 工程 实际 ， 进行 土 工 合 成 材料 加 筋 非 饱 和土 模 型 试 验 。本 试验 的 目的通过加 筋 非饱 和土 模 型试验 研 究 ， 出土工合 成 材 料 与 非饱 和 土之 间 的相 互 作 用 找 机 理及作 用效 果 ， 为绵 阳地 区相 关 工 程 应 用 提 供 理
复合土工膜技术交底
复合土工膜技术交底一、技术概述复合土工膜技术是一种新型的土工膜防渗工艺，它将高密度聚乙烯膜（HDPE）和土工布（GEOTEXTILE）结合在一起，形成复合土工膜。
该技术应用于防水、防渗、水利和环保工程领域，具有很高的实用价值和经济效益。
复合土工膜技术，既利用了高密度聚乙烯膜的防渗性能，又利用了土工布的保护作用。
在施工过程中，只需要将多层复合土工膜系统覆盖在工程界面上，就可以达到防渗、防水的目的。
复合土工膜的性能优越，可以在长期的使用中，保证防渗效果。
二、施工方法复合土工膜施工的具体步骤如下：1. 基础处理在施工前，应对基础进行处理。
首先应对基础进行整地、夯实等处理，保证基础平整。
然后将桩柱或其他固定物按要求埋入基础中。
此外，需要在基础上铺设一层厚度为200毫米左右的石灰石层，以保证防渗层的平整性和耐压性。
2. 接口处理在接缝或焊缝处，应进行接口处理。
首先需要将复合土工膜按照要求切割成大小合适的块状，然后进行焊接处理。
在焊接时，需注意控制温度和时间，以保证接口质量。
3. 复合土工膜铺设接口处理完成后，即可开始铺设复合土工膜。
铺设时，需要将复合土工膜从一端开始，依次向另一端铺设，并逐渐压实，以确保复合土工膜与基础相贴紧，且不产生波浪。
4. 反折处理在复合土工膜铺设完成后，需对复合土工膜进行反折处理。
反折高度一般为30-50厘米，应根据具体情况确定。
在反折处应顺着施工方向，按照要求进行施工，以保证反折处的密封性和防渗性。
5. 确定固定方式在铺设完成后，需根据具体情况确定复合土工膜的固定方式。
一般可采用锚筋或钢杆固定。
其中锚筋的长度应根据场地情况确定，一般长度为2-3米，深度为1.5-2米，间距为1-1.2米。
钢杆的长度应根据复合土工膜厚度和场地情况确定，一般长度为2-3米，直径为14-16毫米。
三、验收标准复合土工膜的验收标准主要包括：外观质量、厚度、防渗性能等。
具体标准如下：1. 外观质量外观应无明显损伤、裂缝、破洞等缺陷，并应符合设计要求。
土工合成材料试验041
二、标准
?土工合成材料应用技术标准? (GB 50290-98)
?公路土工合成材料应用技术标准? (JTG/T D32-2021 )
10
?公路工程土工合成材料试验规程? (JTG/ E50-2006) ?土工合成材料测试规程? (SL 235-2021 )
11
三、材料
土工合成材料产品的原材料为高分子聚合物，主 要有聚乙烯醇(PVA/维纶)、聚丙烯腈(PAN/腈纶)、 聚丙烯(PP/丙纶)、聚酯(PET/涤纶)、聚酰胺(PA/锦 纶/尼龙)、聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)和 聚氯乙烯(PVC/氯纶)等。
4.5样品经调湿后，再制成规定尺寸的试 样。
4.6在切割结构型土工合成材料时可制定 相应的切割方案。
4.7如果制样造成材料破碎，发生损伤， 可能影响试验结果，那么将所有脱落的 碎片和试样放到一起，用于备查。
42
5调湿和状态调节
5.1土工织物
试样应在标准大气条件下调湿24h 温度20±2℃、相对湿度65％±5％。
18
土工复合材料：由两种或两种以上材 料复合成的土工合成材料。
有复合土工膜、复合土工织物、复合防 排水材料等。
19
土工特种材料
有土工格栅、土工网、土工模袋、土工 带、土工格室、土工垫等种类。
土工格栅：
聚合物材料经过定向拉伸形成的具有开孔网 格、较高强度的平面网状材料。
20
土工网：
合成材料条带或合成树脂压制成的平面结构网 状土工合成材料。
61
称量：
将 裁 剪 好 的 试 样 按 编 号 顺 序 逐 一在天平上称量,读数应精确到 0.01g。
62
5计算：
按下式计算每块试样的单位面积质量G：
土工布与土工膜的区别
土工布与土工膜的区别
什么是土工布？
土工布，又称土工合成材料、土工合成品，是由高分子合成材料加工而成的具
有抗拉、抗刺、抗老化等性能的非纺织品，用于土石方工程、水利工程、道路工程、桥梁工程等领域。
什么是土工膜？
土工膜，又称土工防渗膜、土工防水膜，是一种应用于土木工程中的防水、防
渗材料。
其主要作用是防止水、油、汽油、雨水等液体的渗透。
两者的区别
虽然土工布和土工膜都是土木工程中常用的材料，但是两者还是存在一些区别的，主要体现在以下几个方面：
材料的差异
土工布是一种类似网状结构的材料，其主要成分为高分子聚合物。
而土工膜则
属于塑料材料，通常由聚乙烯（PE）或聚氯乙烯（PVC）等材料制成。
因此，两者
的物理性质有很大的差别。
功能的不同
从功能上来看，土工布主要用于加强土壤结构以提高土壤的强度，使其能够承
受更大的荷载。
而土工膜则主要用于防水、防渗，以维持土地的干燥和稳固，避免水、油、汽油等液体的渗透。
适用情况的不同
由于材料和功能的差异，两者的适用情况也有所不同。
土工布主要适用于土壤
加固、土方填筑、道路基层加固、航道、堤防及水利工程、园林绿化工程等。
而土工膜则适用于水利工程、公路、隧道、地下工程、污水处理、生态园林、钢结构防水、屋面防水、底层防潮等领域。
总结
综上所述，土工布和土工膜虽然都是土木工程中常用的材料，但两者在材质、
功能以及适用情况等方面仍存在较大差异。
在应用时，需要仔细分析工程要求，选择适宜的材料，以达到最佳的效果。
土工膜(布)施工安装手册
HDPE土工膜施工规程一、总则1、在甲方、设计单位、监理监督之下，配合各施工方完成HDPE土工膜铺设、焊接工作。
2、HDPE土工膜铺设操作前,基面必须达到设计要求，施工方、监理、设计单位、甲方签字认可后，才可进行HDPE土工膜的铺设施工。
施工中应根据工程顺序进行质量验收。
3、施工所用各种材料应符合设计要求。
并应在施工过程中进行检验，做好记录。
4、在防渗施工中，凡是须交叉进行其他工程施工时，除应符合本规定外，对本规定未做规定的事项，尚应按现行的其他有关工程施工操作规范执行。
交叉施工不得互相影响。
5、防渗工程施工操作中必须严格遵守有关安全的专门规定，必须确保人身安全和工程质量。
二、人员机构、机具设备组成（一）、施工设备热楔焊机：肆台（进口）挤压焊机：贰台（进口）热风焊枪：叁把砂轮机：伍台真空测试仪：叁台充气检漏仪：叁台手提式封包机：伍台其它工器具材料如剪刀、多用工具刀、2米钢板尺、50米皮尺、卡尺、检验棒、钳子、改锥、铁锤、铁锨、扫帚、塑料纺织袋、砂纸等。
（二）、各主要施工设备简介：1、热楔焊机：用于两块HDPE土工膜互相搭接的长直焊缝的焊接，可形成均匀的永久性焊缝。
2、挤压焊机：用于直线焊缝、非直线焊缝的焊接：如圆柱的周围、管道贯穿孔、转角处多层搭接（阴角、阳角处）、破损处修补及热楔焊机无法工作的其它场合，挤压焊机所用焊接材料（焊条）必须为与HDPE土工膜相同成分的树脂制造。
3、热风焊枪：用于挤压焊接前HDPE土工膜之间点焊，以防挤压焊接过程中上下两层或三层土工膜发生错位。
4、充气检漏仪：无损检验法，用于热楔焊接双道焊缝的检验。
其构成：（1）自行车打气筒。
（2）打气用的足球气针。
（3）压力表注：气针与压力表用锡焊连接在一起。
5、真空检漏仪：用于挤压焊缝可疑点的检验。
其构成：（1）一只真空箱装置，由一个刚性支架，一个透明视窗，一只氯气橡胶垫圈附在底部，端孔或阀门装置和一只真空表组成。
（2）一个带有压力控制的真空泵装置。
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第25卷第2期2019年4月（自然科学版）JOURNAL OF SHANGHAI UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE)Vol.25No.2Apr.2019DOI:10.12066/j.issn.1007-2861.1928加肋土工膜与土工布界面模型试验与数值模拟高俊丽,李厚伟,曹威(上海大学土木工程系,上海200444)摘要:针对填埋场沿土工膜与土工布界面易出现滑移失稳的问题,设计了加肋土工膜衬垫系统的室内模型试验.根据正交试验原理,考虑加肋土工膜的加肋形状、加肋高度和加肋间研究了10种试验工况下的衬垫系统沉降.在试验基础上,采用基于离散元理论的颗粒流软件PFC2D进行数值模拟.试验结果表明,加肋间距为175∼400mm、肋块高度为4.5∼6.0mm时存在最优值.数值模拟结果表明,PFC数值模拟能较好地拟合室内模型试验的荷载-沉降曲线,得出加肋土工膜衬垫系统附近砂土颗粒运行情况和应力变化情况,揭示模型内部颗粒的运动轨迹和加肋土工膜受力机理.关键词:加肋土工膜;室内模型试验;颗粒流中图分类号:TU531.7文献标志码:A文章编号:1007-2861(2019)02-0317-11Experimental research and numerical simulation of interface between ribbed geomembraneand geotextileGAO Junli,LI Houwei,CAO Wei(Department of Civil Engineering,Shanghai University,Shanghai200444,China)Abstract:To study the effect of ribbed geomembrane on stability of a landfill liner system, an indoor model test of the ribbed geomembrane liner system is designed.According to the principle of orthogonal test,considering shape,height and space of the rib,ten test cases are designed to study the settlement of the liner system.Analysis results show that optimal values exist.The optimal rib space is between175mm and400mm,and the optimal rib height is between4.5mm and6.0mm.On this basis,numerical simulation of the model test is carried out using the particleflow software PFC2D.It has been shown that the PFC simulation can wellfit the indoor load-settlement model.The sandy soil particles operation and stress change neared ribbed geomembrane can be obtained.The track and force mechanism of the internal particle in the model are revealed.Key words:ribbed geomembrane;indoor model test;particleflow code垃圾填埋场中衬垫系统一般由黏性土和土工合成材料(如土工膜、土工布等)组成.由于土工合成材料间的界面剪切强度往往小于上覆垃圾和土工合成材料界面的剪切强度,填埋场收稿日期:2017-04-25基金项目:国家自然科学基金资助项目(40972192)通信作者:高俊丽(1978—),女,副教授,博士,研究方向为新型土工合成材料在填埋场的应用.E-mail:susan jl@staff318（自然科学版）第25卷衬垫系统的土工合成材料之间往往发生失稳现象.因此,高俊丽等[1]提出了加肋土工膜的概念.加肋土工膜与土工布界面直剪试验和理论分析表明,加肋土工膜在一定程度上能有效提高界面的摩擦性能,缓解衬垫系统的失稳破坏.国内外学者也对类似加肋土工膜的的结构材料做了相关研究.包承纲[2]提出了间接影响带理论,指出筋材的加筋作用会使其周围一定范围内的土体形成“加筋土体”.Irsyam等[3]利用热蜡对土工格栅进行了直剪试验,得到了松砂和密砂在不同横肋间距下的剪切面和位移矢量分布.张孟喜等[4]对H-V加筋砂土试样的剪切带形成进行了细观数值模拟,揭示了H-V加筋土剪切带产生、扩展的渐进破坏规律.周健等[5]和杨庆等[6]通过室内模型试验对加筋土地基的加筋长度和高度进行了研究,指出3倍基础宽度的加筋长度为最优值,最佳加筋层数为2∼3层.Oda等[7]通过对三轴试验进行有限元模拟,分析了土体中剪切带的产生和发展.为了更加深入地研究加肋土工膜,本工作进行了加肋土工膜和土工布衬垫系统的室内模型试验,研究了加肋土工膜与土工布界面在不同试验工况下的沉降,并利用颗粒流软件PFC2D对加肋土工膜衬垫系统进行数值模拟,分析了加肋土工膜衬垫系统模型内部接触力的发展和应力分布情况,旨在通过模型试验与数值模拟较全面地体现加肋土工膜与土工布界面的特性.1室内模型试验1.1试验材料将肋块用大头针钉在光面土工膜上得到试验所用的加肋土工膜试件,试件长1150mm,宽640mm.粘贴肋片由同类型土工膜裁剪得到,其中条状肋块尺寸为640mm×50mm,块状肋块为50mm×50mm.土工膜一端沿长边方向留有250mm用以固定,因此加肋土工膜的有效长度为900mm.加肋土工膜的试验布置如图1所示.图1加肋土工膜试验布置Fig.1Experimental schemes for ribbed geomenbrane试验所用的光面土工膜为高密度聚乙烯膜,厚度为1.5mm,屈服强度为22.0N/mm,断裂强度为40.0N/mm.试验所用土工布为厚3.0mm的无纺土工布,最小密度为400kg/cm3,断裂强度为12.5kN/m.试验过程中将土工布平铺在土工膜表面.1.2试验工况基于正交实验原理[8],考虑加肋形状、间距和高度3个因素,按照L9(34)正交表设计加肋土工膜的试验工况.另外,为了验证加肋土工膜的运用能有效提高土工膜衬垫系统的界面摩擦特性,将光面土工膜作为对比试验.因此,本工作共设计了10种试验工况,具体如表1所示.第2期高俊丽,等:加肋土工膜与土工布界面模型试验与数值模拟319表1加肋土工膜的试验工况Table1Test condition of ribbed geomenbrane工况加肋形状加肋间距/mm肋块高度/mm对比试验光面——1块状加肋100(6排) 3.0(2层)2块状加肋175(4排) 4.5(3层)3块状加肋400(2排) 6.0(4层)4条状加肋100(6排) 4.5(3层)5条状加肋175(4排) 6.0(4层)6条状加肋400(2排) 3.0(2层)7条状加肋100(6排) 6.0(4层)8条状加肋175(4排) 3.0(2层)9条状加肋400(2排) 4.5(3层)1.3试验设备和方案室内模型试验在模型箱中进行,如图2所示.模型箱为钢结构,高1.1m,平面尺寸为1.4m×6.4m.模型箱的侧壁透明,便于观察模型沉降破坏情况,且能承受试验过程中砂土对侧壁的压力.试验加载所用的液压千斤顶最大行程为150mm,千斤顶传感器最大量程为200kN.图2室内模型试验箱Fig.2Indoor model test box土工膜与土工布模型试验布置如图3所示.模型底部边坡比为1.0∶1.5,相对密实度为97%.在边坡上铺设土工膜并固定,再在土工膜上铺设土工布.采用液压千斤顶和砂土模拟上部荷载,通过600mm×300mm大小的加载板作用在砂土表面.试验测得土样的内黏聚力c=11.31kPa,内摩擦角ϕ=31.62◦.由于斜面角度大于砂土内摩擦角,试验过程中土样不会发生自锁现象.砂土采用分层铺设的方法,每层填土厚度为100mm,分5次填土.在加载板坡中放置位移计,沉降每增加3mm为一荷载级,记录荷载p加至200kPa过程中每级荷载的沉降量s.2试验成果及分析2.1条状加肋土工膜2.1.1加肋间距加肋间距l不同时室内模型试验的p-s曲线如图4所示.从图中可以看出,在加肋高度d相320（自然科学版）第25卷同的情况下,在一定范围内,随着肋块间距的增加,上覆土沉降变小,说明在这个范围内,条状加肋土工膜与土工布衬垫系统对上覆土的加筋效果越来越强,界面剪切强度越来越大.但是,随着肋块间距的增加,肋块间距为400mm时上覆土的沉降大于间距为175mm时的沉降.这是由于当肋块间距过大时,肋块对上部砂土的加固作用有限,不能形成有效的加固影响区,这时整个界面上的剪切力并不大,即界面的摩擦性能好.若加肋间距较小,前一个肋块形成的塑形剪切流会延续到后一个肋块,导致前一个塑形剪切流对砂土的作用不能得到有效的发挥,从而影响整个界面的剪切力大小.这充分说明加肋间距存在最优值.图3土工膜与土工布模型试验布置示意图Fig.3Model test arrangement of geomembrane and geotextile图4加肋间距不同时模型试验的p-s曲线Fig.4p-s curves with different rib space for model test第2期高俊丽,等:加肋土工膜与土工布界面模型试验与数值模拟321 2.1.2肋块高度肋块高度d不同时模型试验的p-s曲线如图5所示.从图中可以看出,在一定高度范围内,随着肋块高度的增加,上覆土的沉降量越来越小,说明在这个范围内,条状加肋土工膜与土工布衬垫系统对上覆土的加筋效果越来越强,肋块之间对砂土的加固作用变大.肋块高度为3.0和6.0mm时,两种加肋土工膜作用下沉降曲线差别不大,但是肋块高度为6.0mm时的模型沉降比4.5mm时的沉降大,这是因为4.5mm时肋块对上部砂土形成有效影响区的范围较广且更稳定,对模型的稳定性起了更大的作用,即肋块高度过高反而不利于土体内部的加固作用.这说明肋块高度在4.5和6.0mm之间存在一个最优值,当超过最优值时,加筋效果反而会降低.图5加肋高度不同模型试验的p-s曲线Fig.5p-s curves of different rib height for model test2.2块状加肋土工膜块状加肋土工膜的试验结果如图6所示.从图中可以看出,在相同荷载时,块状加肋土工膜的沉降量比光面土工膜沉降小很多.这是由于块状土工膜能充分发挥加肋部分侧面与砂土间的侧摩阻力,加肋部分之间所形成的挤密区域对砂土能够形成有效约束,表现为在不同荷载下,块状土工膜界面的剪切强度得到明显增强.2.3正交试验结果分析由于试验条件的限制,取千斤顶荷载为180kPa时不同试验工况下沉降的平均值为研究对象,采用极差分析法进行分析,具体结果如表2所示.322（自然科学版）第25卷图6块状加肋土工膜模型试验的p-s曲线Fig.6p-s curves of the block ribbed geomembrane表2p=180kPa时不同试验工况下模型试验的数据分析结果Table2Test results of model test with different conditions(p=180kPa)工况加肋形状(A)肋块间距(B)肋块高度(C)s/mm11(块状加肋)1(100.0)1(3.0)19.5721(块状加肋)2(175.0)2(4.5)18.8031(块状加肋)3(400.0)3(6.0)18.8642(条状加肋)1(100.0)2(4.5)20.2752(条状加肋)2(175.0)3(6.0)17.3562(条状加肋)3(400.0)1(3.0)20.9572(条状加肋)1(100.0)3(6.0)20.0882(条状加肋)2(175.0)1(3.0)20.3092(条状加肋)3(400.0)2(4.5)18.95K1i−57.23−59.21−60.82K2i−117.19−56.45−57.31K3i—−58.76−56.29k1j−19.077−19.73−20.27k2j−19.53−18.81−19.10k3j—−19.58−18.76R j0.4550.92 1.51注:K ij为第j列第i水平所对应的试验指标的数值之和,k ij为第j列第i水平所对应的试验指标的数值的平均值,R j为第j列的极差.余能等[9]发现,利用极差的大小能够判断各因素的影响主次关系、最优水平和最优水平组合.R j越大,说明该因素对试验指标影响越大,K ij越大,则说明效果越好.因此,由表2可以判断各因素的主次关系依次为肋块高度、加肋间距和加肋形状.根据正交表综合可比的特点,不同因素水平的试验条件是相同的,可以进行直接对比.因此,由表2可以判断出加肋形状的最优水平为A1,同理可得、肋块间距、肋块高度的最优水平为B2和C3,故最优水平组合为A1B2C3,即加筋效果最优的是4排4层块状加肋土工膜.第2期高俊丽,等:加肋土工膜与土工布界面模型试验与数值模拟323 3加肋土工膜衬垫系统3.1数值模拟PFC2D为二维颗粒流软件.为了与室内试验得到的曲线特征相匹配,通过反复调整模型的输入参数,进行一系列PFC数值模拟试验,直到数值试验结果与室内模型试验结果基本一致.数值模拟时模型尺寸根据室内模型试验确定为1400mm×600mm,采用Wall单元模拟模型试验箱,Ball单元模拟砂土颗粒,Clump单元模拟土工膜和加载板,在土工膜Clump表面设置Ball单元.本工作中分别设计了2,4和6个颗粒代表不同的加肋高度,加肋宽度分别设计了2排,4排和6排3种情况,如图7所示.由于PFC2D只存在水平x轴向和垂直y轴向,即只能在xy平面内建立模型,故颗粒流模拟未对肋块的形状进行设计.周健等[10]研究了颗粒的数目对双轴试验的影响,指出PFC2D双轴试验中颗粒数量超过2000个时,则对试验结果的影响不再明显.因此,在本次模拟中土颗粒半径放大了6倍.经过大量PFC2D试样的仿真试算, PFC2D模型颗粒的级配和参数基本符合室内模型试验砂土的性质.图7数值模拟中加肋土工膜布置方案Fig.7Experimental schemes of ribbed geomembrane in numerical simulation采用PFC2D中的线性接触模型,其中参数的选择直接关系到计算结果的准确性.因此需要进行一系列的PFC数值模拟试验,通过反复调整PFC模型的输入参数,直到数值试验结果与实际物理模型试验结果基本一致.由于数值模拟时填土、筋材和加载板所用颗粒都设置成圆盘状,实际模型试验中填土则为不规则砂土,而不规则性使得砂土咬合作用较大而且摩擦性要比圆形颗粒大很多,另外,加载板和筋材与砂土之间也存在摩擦力,因此在PFC模拟时需要设置摩擦系数减小这种作用和颗粒形状的影响.模型试验中土工布紧贴于土工膜表面,在肋块处会形成一定的角度,而这种情况在颗粒流模拟中并不能得到较好地模拟.因此,模拟中没有模拟土工布的作用,颗粒的抗变形能力减小,模拟与模型试验存在一定误差.PFC模型的参数如表3所示.表3PFC模型中颗粒细观参数Table3Values of micro parameters in PFC model参数填土筋条加载板密度/(kg·m−3)173010002000法向刚度/(N·m−1)1×1071×1081×109切向刚度/(N·m−1)1×1071×1081×109摩擦系数103253.2建模过程首先生成4道无摩擦的墙体构成试样的边界,再在边界内部相应的位置生成加肋土工膜;然后在试样内部生成砂土颗粒,此时颗粒粒径与实际值相比偏小,砂土颗粒生成后调整颗粒粒径的大小和模型内部的应力,使其达到试验的初始状态;最后删除顶端的墙体,在砂土颗粒的表面设置加载板.模型建立后,采用分级加载的方式对施加在加载板上的力进行控制,每级增324（自然科学版）第25卷加20kPa,分10级加载.每一级荷载需循环至模型内部最大不平衡力达到1×10−3kPa量级再进行下级加载,完成真实试验中加载板与千斤顶的加荷作用.4结果与分析光面土工膜PFC2D模拟的模型沉降随荷载变化曲线如图8所示.结果表明,本次模拟所用的参数模拟室内膜模型试验是合理的,可以以此模型对室内模型试验进行细观分析.图8光面土工膜模型试验与PFC2D模拟结果的对比Fig.8Comparison of smooth geomembrane results between model test and PFC2D4.1颗粒间接触力模型中颗粒之间的相互作用可由PFC2D软件直观观测,本次数值模拟中以4排4个颗粒为例研究加载过程中接触力的发展.荷载不同时颗粒间时接触力如图9所示.由图9可以看出:未加载之前模型内部主要受到自重的作用;当上部荷载为100kPa时,模型内部颗粒间接触力发生明显变化,此时由于模型内部颗粒间的相对位置和相互接触的影响,力的分布主要集中在图9荷载不同时PFC2D模型的颗粒间接触力Fig.9Particle contact under different loading conditions in PFC2D model加载板下部的土体,荷载虽然传递到土工膜界面,但是土工膜所起的作用并不大;当上部荷载第2期高俊丽,等:加肋土工膜与土工布界面模型试验与数值模拟325增加到200kPa时,加载板下方土体的接触力发生较大变化,此时由于加载板下方肋块的存在,限制了肋块内部土体向外扩散,形成一定的“环箍”作用.肋块间的受限土体与其上部的自由土体间形成了较大的摩擦阻力,阻止其向外扩散,形成了土体加强区域,使得模型承载力相应提高,不均匀沉降减小.4.2位移场在PFC2D模型中,可直接动态输出位移场.为方便说明,将土工膜的肋块进行编号,图10为4排4个颗粒加肋土工膜模型循环结束时的位移矢量图.图10PFC2D模型中颗粒的位移矢量图Fig.10Displacement vector diagram of particles in PFC2D model由图10可以看出:加载板下方有一条向下延伸的剪切带B,在剪切带附近位移发生了偏转.在颗粒向下运动的过程中,由于肋块存在形成的影响区阻碍了位移的向下运动,故剪切带B右侧的颗粒出现了明显的隆起.目前,剪切带的定义仍限制在现象的描述范畴,没有统一和严格的定义,其中剪切带的厚度受到结构物表面的粗糙程度、土的力学特性和颗粒级配等影响.另外,在加肋土工膜的上方出现了明显的位移不连续,将这些区域与肋块连接起来形成了加肋土工膜对上部颗粒的影响区,在影响区域内颗粒的位移变缓,趋于静止,顶部两端的颗粒继续向两侧移动,形成剪切带A.肋块所形成的影响区在肋块之间发生了重叠,由于砂性土之间存在咬合力,会引起周围砂性土颗粒参与到界面受力过程中,接触面上的张力膜效应特别是接触界面附近土体内出现的“剪切带现象”,这些都会增强地基的承载力,延缓破坏的发生.土体中剪切带存在一定的影响范围,不会无限制地在土体中延伸.剪切带最高点的高度约为肋块高度的2∼3倍,这与Irsyam等[3]利用热蜡试验对铝板进行的研究结果大体一致.4.3颗粒内部应力室内模型试验由于受测量仪器的限制,很难量测整体模型内的土压力分布,且测量精度也不高.PFC2D软件提供了测量圆的功能,通过Fish语言和History命令可以监测测量圆内的应力.在本次模拟中通过反复的设置,在垂直2号肋块3h(h为肋块高度)的位置能较好地反应试验规律,因此布设半径为10.0mm的测量圆,如图11所示.4.3.1肋块高度对应力的影响下面以4排加肋土工膜为例说明加肋高度对土中附加应力的影响.肋块间距相同时的PFC2D模型应力如图12所示.从图中可以看出,在距离肋块高度3倍的位置,4排4个颗粒土工膜工况下水平应力始终小于其他两种工况.这说明4排4个颗粒加肋土工膜能使模型中的应力更快分散作用于全部土体,使模型内部颗粒受力更合理,不会出现部分土体分担上部荷载较大,而其他土体分担较小的情况.模型较慢地达到极限荷载值,因此模型的承载力会得到提高,且不均匀沉降明显减小.另外,肋块高度过高或过低,都不能使模型达到最佳承载力状态.326（自然科学版）第25卷图11测量圆试验布置Fig.11Experimental schemes of measuring circle图12肋块间距相同时的PFC2D模型应力图Fig.12Stress diagram of the same rib space in PFC2D mode4.3.2肋块间距对应力的影响下面以加肋2个颗粒为例说明加肋间距对附加应力的影响.肋块高度相同时PFC2D模型应力如图13所示.从图中可以看出,对于相同高度的土工膜而言,4排土工膜作用下的应力小于其他两种工况.这说明4排2个颗粒土工膜使得模型内部的应力比较均匀,当加肋间距够大时,肋块及剪切带沿剪切方向会形成一个比较完整的塑性剪切流,且每一个肋块后面的塑性剪切流都能得到充分发挥,此时界面的摩擦特性较好.但是,如果加肋间距过小或过大,都会影响到界面的加固能力,因此加肋间距存在一个最优值.图13肋块高度相同时的PFC2D模型应力图Fig.13Stress diagram of the same rib height in PFC2D model5结论(1)通过设计的加肋土工膜衬垫系统室内模型试验,可知加肋土工膜的使用能很大程度上减小模型的沉降.第2期高俊丽,等:加肋土工膜与土工布界面模型试验与数值模拟327(2)对加肋效果影响较大的因素依次是加肋高度、加肋间距、加肋形状,其中加肋高度和间距都存在最优值.模型试验中加肋效果最好的为4排4层块状加肋土工膜.(3)通过调整模型颗粒的级配和细观参数,采用颗粒流软件PFC2D可以对加肋土工膜与土工布衬垫系统进行较好的模拟.在颗粒流模型内部,肋块限制了上部颗粒的运动,形成加固区,提高了模型整体的承载能力.(4)最优的加肋高度和加肋间距能使上部颗粒受力更加均匀,使更多的颗粒分担上部荷载,对肋块之间的颗粒起到加固作用.参考文献:[1]高俊丽,张孟喜,张文杰.加肋土工膜与砂土界面特性研究[J].岩土力学,2011,32(11):3225-3230.[2]包承纲.土工合成材料界面特性的研究和试验验证[J].岩石力学与工程学报,2006,25(9):1735-1744.[3]Irsyam M,Hryciw R D.Friction and passive Resistance in soil reinforced by plane ribbedInclusions[J].G´e 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