土工布

1.文献名：石门电厂灰场土工布反滤试验及渗流场计算
基本内容：通过对土工布垂直渗透试验和反滤试验，了解不同规格的土工布在垂向水流作用下的渗透性，并判断土工布作为粉煤灰滤层时是否会产生淤堵。

土工布的渗透系数按式(1)计算：h t n
∆=A Q K δ (1)
式中，Kn 为垂向渗透系数(cm/s)；δ为土工织物的厚度(cm)；t 为测量透水 量的历时(s)；A 为土工织物试样的透水面积(cm 2)；Δh 为土工织物上下面测压 管水位差(cm)。

反滤材料的透水性应符合式(2)要求：Kg ≥AKs (2)
式中，A 为系数，按工程经验确定，不宜小于10；Kg 为土工织物渗透系数 (cm/s)，由其垂直渗透系数Kv 确定；Ks 为土的渗透系数(cm/s)。

对400 g/m 2、350 g/m 2和300 g/m 2这三种规格的土工布进行反滤试验，在稳 定水头作用下经过45 h 后，渗流量基本达到稳定。

由于土工布的渗透性远
比粉煤灰大，因此稳定后渗流量主要反映的是粉煤灰的渗透性。

淤堵试验完成 后，测定淤堵后的渗透系数，同时比较土工布垂直渗透系数Kg 与淤堵后土工 布垂直渗透系数Kg ’的比值。

由试验结果看出，400 g/m 2的土工布淤堵比例最 小，其他两种淤堵比例较大。

根据粉煤灰渗透性试验结果，粉煤灰渗透系数Ks 取水平渗透系数Kh 和垂 直渗透系数Kv 的几何平均值，即v h K K K =s
，由试验结果看出，400 g/m 2 土工布淤堵后渗透系数与粉煤灰渗透系数之比平均值为13.89，说明土工布运行 稳定后满足透水准则要求；而另两种土工布未能达到对反滤材料的透水性要求。

2.文献名：过滤土工布隔离污染土与非污染土的试验研究
基本内容：为满足较高的环保要求，采用过滤土工布来覆盖河道的污染底泥，并在其上铺盖一层干净的土，以阻隔河底原状污染土的扩散。

施工情况：施工时，起隔离作用的过滤土工布，为丙纶土工布，规格为1.92 mm ×4.5 mm ×100 m ，217 g/m 2。

过滤土工布用于隔离污染土，要求孔径和渗透性满足要求。

土工布主要发挥了两方面作用：一是它能阻止较细土粒侵入较粗的粒状材料中去，并保持一定的渗透性；二是具备足够的强度承担由于荷重产生的各种应力或应变，以及本身在任何情况下不得发生破裂。

1) 隔离效果：取决于土工布及土体的渗透性、有害杂质(重金属离子、有机物等)的扩散性以及周边环境中的压力。

2) 强度特性：对土工布上下土体进行颗粒分析试验，同时做原状土工布的孔径
试验。

结果显示：大于0.075 mm的颗粒，土工布上的含量逐渐降低，而其下土体大于0.075 mm的含量却没有明显变化，表明土工布有效的阻止了细粒土向下渗透或沉淀。

土工布上土体细颗粒向下沉积，而土工布等效孔径很小，在覆土压力下等效孔径将更小，细粒土体较难通过，这对土工布隔离土体起到很好的作用：一方面阻塞土工布孔隙，另一方面降低了土工布的渗透性，并因土工布隔离作用，使得土与土工布接合面附近的局部渗透性比其他地方更低，有效阻止重金属离子的扩散。

3) 渗透性:①对于起隔离作用土工布，对其透水性和防堵性不作要求，在理论上，起隔离作用的土工布，最好渗透系数越小越好；②土工布埋置时间越长，渗透系数因土体细颗粒向土工布不断淤积而越小；③影响土工布隔离的指标是渗水与渗土，隔离土工布渗透系数经过30个月的隔离运行，平均渗透系数保持率为1%，而运行期，渗透系数逐渐下降，并已趋于稳定,渗透系数损失率为0.05%/月。

3.文献名：非织造土工布孔径分布与渗透性能关系的研究
基本内容：在过滤和排水领域中，非织造土工布的孔径及其分布是一项非常重要的指标，与土工布的渗透性能密切相关。

本文在前人研究的基础上利用Poisson Polyhedron理论对非织造土工布的理论孔径分布和最大孔径进行了研究，得出非织造土工布孔径分布与渗透性的关系。

非织造土工布独特的三维纤维网结构使其具有良好的过滤性和透水性，因此广泛地应用于需要过滤、排水功能的土木建筑工程中。

在实际应用中需根据具体情况来选择合适的非织造土工布结构，对于过滤或排水系统则需着重考虑透水性和保砂性两个方面。

1)透水性一般用土工布的垂直渗透系数或透水率表示；
2)保砂性则与被保护土粒径及土工布孔径的相对大小有关。

3)非织造土工布上述两项性能都与其孔径(O95、O90等)及孔径分布有关。

4.文献名：土工布在水利水电工程中的应用
基本内容：土工布作为一种新型材料，在水利水电工程中得到广泛应用，介绍了土工布用于水利水电工程防渗处理、护坡护岸及防冲的施工方法和经验。

1) 土工布用于土坝及渠道管涌的处理
该治理工程采取的具体措施是：先将渠道堤岸表层的杂草等处理干净，清除渠道内的淤泥后，在设计断面的土体上铺设20-40mm厚的砂垫层，再铺设400g/m2的土工布至最高水位处，土工布上铺设一层厚50mm的砾石，最后用混凝土预制板衬砌护坡或干砌块石护坡，并设置排水孔。

在渗流严重区域用砂石作局部处理，以减小集中渗水压力，满足土工布的渗透要求。

2)土工布用于河道岸坡的防冲刷及水闸的护底
施工方法：①采用干砌块石结构的护坡、护岸工程，将岸坡表面滑基200-300mm，按设计要求进行削坡符合设计标准后，先用20mm厚的砂层填平，再铺设一层400g/m2的土工布，在土工布上设置100m厚、粒径10-60mm的砾石保护层，以免土工布被砾石刺穿，最后铺设干砌块石；②采用预制混凝土板结构的护坡、护岸工程。

须先将岸坡表面的树根、杂草、杂物清除干净，按设计要求进行削坡符合设计标准后，直接铺设400g/m2的土工布(但对于清基后土质较差的地段，可先铺设20-40mm厚的砂层，再铺设土工布)，土工布上设置20mm厚的砂层做保护层，再铺设预制混凝土板，施工时，每两块预制板之间留15mm宽的缝隙，横缝用M10水泥砂浆勾缝，纵缝勾一半留一半以保证排水。

5.文献名：土工布孔径测试方法比较分析
基本内容：介绍了土工布孔径测试的基本原理及国内外测试标准情况，并对方法及相关标准进行了比较分析。

1.孔径参数
孔径参数主要包括有效孔径、特征孔径、平均孔径、最大孔径、最小孔径、泡点孔径、孔径分布、孔隙率等。

1.1 有效孔径（Oe）
JTG E50—2006《公路工程土工合成材料试验规程》中的定义如下：能有效通过土工织物的近似最大颗粒直径，例如O90表示土工织物中90%的孔径低于该值。

GB/T 14799—2005《土工布及其有关产品有效孔径的测定》中定义则如下：有效孔径是能有效通过土工布的近似最大颗粒直径，例如O90表示土工布中90%的孔径低于该值。

1.2 等效孔径EOS（或称表观孔径AOS）
SL/T 235—1999《土工合成材料测试规程》中定义如下：以土工织物为筛布对颗粒料进行筛析，当一种颗粒料的过筛率（通过织物的颗粒料重量与颗粒料
总重量之比）为5%时，则该颗粒粒径尺寸定为土工织物的等效孔径。

GB 50290—1998《土工合成材料应用技术规范》及SL/T 225—1998《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》中定义如下：土工织物的最大表观孔径。

JTJ/T 019—1998《公路土工合成材料应用技术规范》中定义如下：用于表示织物型土工合成材料孔隙大小的指标。

采用不同的筛余率标准，可得到不同的等效孔径值。

1.3 特征孔径
土工布的孔眼尺寸，相当于90%的土颗粒通过土工布时的最大颗粒尺寸。

该定义适合于土工布及其有关产品有效孔径测定中的湿筛法。

1.4 泡点孔径
滤布一侧的气体穿过滤布到达另一侧的水中而产生气泡，用此方法计算出滤
布孔径。

1.5 最大泡点孔径
当气体穿过滤布到达水中产生第一串气泡时的泡点孔径。

1.6 孔径分布
对于给定试样，根据孔隙直径分布，计算某一孔径所对应孔隙的百分数，可用来表征不同孔径在整个孔径分布中所占比例。

1.7 孔隙率
材料的孔隙体积与总体积的比值，反映土工布空隙程度的指标，它是影响土工布渗透性等水力性能的重要因素。

目前，在各标准中，关于等效孔径、特征孔径的定义基本一致，均为用颗粒的尺寸来表示孔径的尺寸。

泡点孔径则需要根据测量气泡出现时的压力差来计算出等效孔径。

2.孔径测试方法
土工布孔径测试方法分为直接法和间接法，直接法包括显微镜法、图像分析法等；间接法主要有干筛法、湿筛法、泡点法、水动力法和水银压入法等。

关于各方法的原理及其评价如表1所示。

3.孔径测试标准
5.文献名：反滤机制下土工布孔隙结构变化研究
基本内容：阐述在过滤/排水行为中，土壤颗粒受水流冲刷对土工布孔径造成的影响。

说明在不同土壤级配的条件下，过滤/排水行为中，土体内部的颗粒行为与机制。

同时提供试验方法的应用与限制条件。

1.过滤/排水行为
过滤/排水过程，包含了保留土壤颗粒与排除土内水分两个功能需求。

按照传统级配层的设计原则，土工布在过滤/排水应用上，同样必须达到保留土壤颗
粒维持土体与系统渗透性的要求。

(1) 保留土壤(soil retention)准则：土工布必须具有相对于土壤颗粒更小的孔径,
以保留土壤颗粒。

(2) 渗透性(permeability)准则：土工布的渗透性是为了确保能让液体在土工布中自由地流动。

(3) 阻塞(clogging)准则：土工布在设计时限内,应维持不发生阻塞,确保长期使用的可靠性。

现今工程界对于土工布在过滤/排水功能选材上，多半采用表观开孔径(apparent opening size, AOS)与水力坡降比试验(gradient ratio test)配合。

其研究指出,具有相同表观开孔径的材料，可能具有差异甚大的孔径分布。

仅采用表观开孔径作为过滤排水设计的依据，无法确实掌握土工布与土壤在过滤/排水过程中，纤维结构与土壤颗粒间的互制作用。

Carroll(1987)发现，对土工布保留土壤与维持系统渗透性的要求，在土壤具有很大的阻塞潜能时，并不能完整地表现出其阻塞行为，因而建议以GR试验来评估土工布的抗阻塞潜能。

水力坡降比(Gradient Ratio,GR)试验：是将土壤置于土工布上，以水流垂直通过此系统，仿真土壤/土工布间的过滤/排水行为。

通过比较上层土壤和接近土工布附近之土壤的水力坡降，可评估其阻塞潜能。

2.土壤级配种类与水力坡降比值分析
为了比较不同级配与水力坡降比试验结果，将同一条件下的三组试验结果予以平均，并以稳定后的水力坡降比值表示该系统条件的过滤/排水成效。

根据各组试验资料，发现下列各现象：①泥岩含量0%的试验土壤,其水力坡降比值在is=5时，均有下降之趋势；②泥岩含量20%、40%与60%的试验土壤，其水力坡降比值随is的上升而上升；③水力坡降比值随is上升的趋势，不论无纺布种类，均以20%及40%较为明显，60%较不明显。

同一土工布的试验结果显示，泥岩含量并非决定土工布经过过滤/排水过程后孔径缩小情形的依据。

比较多组试验资料可以发现,泥岩含量20%的试验结果亦会出现比40%或60%更小的孔径分布。

因此推论:泥岩(细颗粒土壤)含量并非决定土工布在过滤/排水行为中阻塞与否的重要因素。

3.土壤中细颗粒的含量越多，系统的GR值具有越高的趋势，显示细粒料含量越高的土壤，本身具有较差的抗阻塞潜能，容易产生土体内的遮蔽现象。

而细颗粒含量较少的土壤，则由于不易拦阻受水流影响而往下层移动的细颗粒，导致颗粒进入土工布的情形较为严重，容易导致土工布的阻塞。

6.文献名：土工布作为机井滤水材料的试验研究
基本内容：土工布就其本身来讲，可以满足机井对滤水材料的荃本要求，但它与含水砂层接触以后。

是否仍能保持较高的透水、拦砂能力。

这是人们所关注，
也是最担心的问题。

我们利用现成的涤透仪，模拟土工布与含水层的不同组合情况。

对其进水能力、透水性和拦砂防淤堵性能进行了测试，并有了新的认识，这将对使用土工布合理成井有一定帮助。

把包扎好的土工布滤水管下入钻孔内,外围填厚度50mm左右的砾料,砾径无需按规范设计,只要大于含水层标准粒径d50就行。