维普资讯 http://www.cqvip.com ！ Ｑ： Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ 工业技术 土工合成材料的工程特性及工程应用 汪小波 （宁夏路桥工程股份有限公司 银川 ７ ５０００４） 摘 要：土工合成材料在我国公路工程中的应用虽然只有十几年的历史，但由于其施工方便、造价低廉、效果明显、技术可行等 优点，因而得到了迅速的发展，已大量应用于路桥工程的各种场合。随着土工合成材料的性能不断完善和工程需要的不断增长，土工 合成材料将会更广泛的应用的工程的各个领域当中去，成为工程中不可缺少的材料。 关键词：材料 工程 特性 应用 中图分类号：ＴＢ１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３ ０５３４（２００７）０６（ａ）一００６８—０１ 中，常常会有不同程度的破损。撕裂强度反 映了试样抵抗扩大破损裂口的能力，可评价 １．１物理特性 １土工合成材料的工程特性 土、砂、石料，或把土、砂、石料与地 基或其它建筑物隔离开来，以免相互混杂，失 （１）厚度 不同土工织物和土工膜被扩大破损程度的难 土工合成材料的厚度用ｍｉｎ表示。厚度 易，是土工合成材料应用中的重要力学指 的变化对织物的孔隙率、透水性和过滤性等 标。土工织物梯形撕裂强度一般为０．１ ５～ 水力特性有很大的影响。常用的各种土工合 ３０ｋＮ，不加筋土工膜的梯形撕裂强度一般 成材料的厚度是：土工膜０．２５～０．７５ｍｍ， 为０．０３～０．４ｋＮ。 最厚的可达２～４ｒａｍ；复合型材料有时采用 （４）蠕变特性 较薄的土工膜，最薄可达０．１ｍｍ；土工格 材料的蠕变是指材料在受力大小不变条 栅的厚度随部位的不同而异，其肋厚一般由 件下，其变形随时间增长而逐渐增大的现象。 ０．５ｍｍ至几十毫米。 蠕变特性是土工合成材料的重要特性之一， （２）单位面积质量 是材料能否长期使用的关键。 单位面积质量为单位面积土工合成材料 １．３耐久性 具有的质量，它反映材料多方面的性能，如 土工合成材料的耐久性主要指对紫外线 抗拉强度、顶破强度等力学性能以及孔隙 辐射、温度变化、化学和生物侵蚀、干湿变化、 率、渗透性等水力学性能，通常以ｇ／ｍ 表 冻融变化和机械磨损等外界因素变化的抵御 示，是土工合成材料的重要物理性能之一。 能力。材料的耐久性主要与聚合物的类型及 土工织物和土工膜单位面积的质量受原 添加剂的性质有关。 料密度的影响，同时受厚度、外加剂和含水 量的影响。常用的土工织物单位面积质量一 ２土工合成材料的功能及应用范围 般在５０～１２００ｇ／ｍ 的范围内。 土工合成材料的功能是多方面的，综合 １．２力学特性 起来，可以概括为过滤作用、排水作用、隔 反映土工合成材料力学特性的指标主要 离作用、加筋作用、防渗作用和防护作用六 有拉伸特性及握持强度、撕裂强度、蠕变特性 种功能。 等。 ２ １过滤作用 （１）拉伸强度及特性 把土工织物置于土体表面或相邻土层之 土工合成材料是柔性材料，大多通过其 间，可以有效地阻止土颗粒通过，从而防止 抗拉强度来承受荷载以发挥工程作用，因此 由于土颗粒的过量流失而造成土体的破坏。 抗拉强度及其应变是土工合成材料的重要特 同时允许途中的水或气体通过织物自由排 性指标。 出，以免由于孔隙水压力的升高而造成土体 土工合成材料的抗拉强度与测定时的式 的失稳等不利后果。 样宽度、形状、约束条件有关，必须在标准规 土工织物可适用于土石坝粘土心墙或粘 定的条件下测定。土工织物在受力过程中厚 土斜墙的滤层，土石坝或堤坝内的各种排水 度时变化的，不易精确测定，故其受力大小一 体的滤层，储灰坝或尾矿坝的初期坝上游坝 般以单位宽度所承受的力来表示。单位为 面的滤层，堤、坝、河、渠及海岸块石或混凝 ｋＮ／ｍ或Ｎ／ｍ，而不是习惯上所用的单位面 土护坡的滤层，水闸下游护坡下部的滤层，挡 积的应力来表示。 土墙回填土中排水系统的滤层，排水暗道周 （２）握持强度 边或碎石排水暗沟周围的滤层，水利工程中 土工织物承受集中力的现象普遍存在， 的水井、减压井或测压管的滤层等。 握持强度是反映其分散集中力的能力。握持 ２ ２排水作用 强度实验是握持试样两端部分宽度进行的一 有些土工合成材料可以在土体中形成排 种拉力试验。它的强度由两部分组成，一部 水管道，把土中的水分聚集起来，沿着材料的 分为试样被握持宽度的抗拉强度；一部分为 平面排出体外。较厚的针刺型无纺织物和某 相邻纤维提供的附加抗拉强度。由于试验的 些具有较多孔隙的复合型土工合成材料都可 难度较大，采用的试样和夹具的尺寸也不尽 以起排水作用。 相同，因此，测得的结果也相差很多。一 可用于土坝内垂直或水平排水，土坝或 般不易作为设计依据，只可用作不同土工织 土堤中的防渗土工膜后面或混凝土护面下部 物的抗拉强度比较。土工织物握持力一般为 的排水，埋入土体中消散孔隙水压力，软基处 ０．３～６．０ｋＮ。 理中垂直排水，挡土墙后面的排水等。 （３）撕裂强度 ２ ３隔离作用 土工织物和土工膜在铺设和使用过程 土工合成材料能够把两种不同粒径的 ６８ 科技咨询导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ 去各种材料和结构的完整性，或发生土粒流 失现象。土工织物和土工膜都可以起到隔离 作用。 可用于道路基层与路基之间或路基与地 基之间的隔离层，在土石混合坝中隔离不同 的筑坝材料，用作坝体与地基之间的隔离体， 堆场与地基涮的隔离层等。 ２．４加筋作用 很多土工合成材料埋在土体中，可以分 布土体的应力，增加土体的模量，传递拉应 力，土体侧向位移；还可以增加土体和其 他材料之间的摩阻力，提高土体及有关建筑 物的稳定性。土工织物、土工隔栅、土工网及 一些特种或复合型的上工合成材料，都具有 加筋作用。 可用于加强软土地基，加强边坡稳定性， 用作挡土墙回填土中的加筋或锚固挡士墙的 面板，修筑包裹式挡土墙或桥台，加固柔性路 面、防止反射裂缝的发展等。 ２、５防渗作用 土丁膜和复合型土工合成材料，可以防 止液体的渗漏、气体的挥发，保护环境或建筑 物的安全。 可用于土石坝和库区的防渗，渠道防渗， 隧道和涵管周围防渗，防止各类大型液体容 器或水池的渗漏和蒸发，屋顶防渗，用于修筑 施工围堰等。 ２ ６防护作用 多种土工合成材料对士体或水面，可起 到防护作用。它们主要用于防止河岸或海岸 被冲刷，防止垃圾、废料或废液污染地下水或 发散臭味，防止水面蒸发或空气中灰尘污染 水面，防Ｊ卜土体冻害等。 ３结语 土工合成材料在我国公路工程中的应用 虽然只有十几年的历史，但由于其施工方便、 造价低廉、效果明显、技术可行等优点，因而 得到了迅速的发展，已大量应用于路桥工程 的各种场合。随着土工合成材料的性能不断 完善和工程需要的不断增长，土工合成材料 将会更广泛的应用的工程的各个领域当中去， 成为工程中不可缺少的材料。
