土工合成材料应用范文第1篇

关键词：土工合成材料；反滤 排水；隔离；防渗； 防护；加筋

土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种土木工程材料，它是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、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。《土工合成材料应用技术规范》将土工合成材料分为土工织物、土工膜、土工特种材料和土工复合材料等类型。

土工合成材料在土工程中的应用，主要有反滤、排水、隔离、防渗、防护和加筋等多种作用。但必须指出，在工程实际应用中是几种应用的组合，有的是主要的，有的是次要的。例如，对松砂或软土地基上的铁路路基，其隔离作用是主要的，而反滤和加筋作用是次要的；而软土地及上的公路路基，则加筋作用是主要的，而隔离和反滤作用是次要的。以下分别阐述各种作用。

一、反滤作用

在渗流出口区铺设土工合成材料作为反滤层，这和传统的砂砾石滤层一样，均可提高被保护土的抗渗强度。对这方面国内外都进行过不少研究。

多数土工材料在单向渗流的情况下，在紧贴土工合成材料的土体中，发生细颗粒逐渐向滤层移动，同时还有部分细颗粒通过土工合成材料被带走，遗留下较粗的颗粒，从而与滤层相邻一定厚度的土层逐渐自然形成一个反滤带，阻止土粒的继续流失，最后趋于稳定平衡。亦即土工合成材料与其相邻接触部分土层共同形成了一个完整的反滤系统。将土工合成材料铺放在上游面快事护坡下面，起反滤和隔离作用；同样也可铺放在下游排水体（如电排水或棱体排水）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，这样可有效的降低均质坝的坝体浸润线，提高下游坝体的稳定性，渗流水沿土工合成材料进入水平排水体，最后排至坝体外。具有这种排水作用的土工合成材料，要求在纵向（即土工合成材料本身的水平方向）有较大的渗透系数。

具有相同孔径尺寸的无纺土工合成材料和砂的渗透性大致相同。但土工合成材料的孔隙率比砂高的多，土工合成材料的密度约为砂的1／10，因而当土工合成材料和砂具有相同的反滤特征时，则所需土工合成材料质量要比砂少90%。此外，土工合成材料滤层的厚度为砂反滤层1／100至1／1000，其所以能如此，是因为土工合成材料的结构保证了它的连续性。为此，在具有相同反滤特征条件下，土工合成材料的质量仅为砂层的1／1000至1／10000。

二、排水作用

具有一定厚度的土工合成材料有良好的三维透水特征，它除了可作透水作用外，还可使水经过土工合成材料的平面迅速沿水平方向排走，构成水平排水层。

三、隔离作用

在修筑道路时，一般路基和路床顺次施工，运营时由于荷载压力和雨水的通过，使路基材料、路床材料和一般材料都混合在一起，使原设计的强度、排水和过滤的功能减弱，为了防止这种现象的发生，可将土工合成材料设置在二种不同特性的材料间，不使其混杂，但又能保持统一的作用，起渗透膜的作用，防止软弱土层侵入路基的碎石，不然会引起翻浆冒泥，最后使路基和路床的设计厚度减小，导致道路的破坏。

在铁路工程中，铺设土工合成材料后籍以保持轨道的稳定性，并减少养护费用。土工合成材料也可用于材料的储存和堆放，避免材料的损失和劣化，对废料还可有助于防止污染。

用作隔离的土工合成材料，其渗透性应大于所隔离土的渗透性，在承受动载作用时，土工合成材料还应有足够的耐磨性，当被隔离材料或土层间无水流作用时，也可用不透水的土工膜。

四、防渗作用

土工膜和复合土工合成材料可以防止液体德尔渗漏，气体的挥发和保护环境。可用于土石坝和库区的防渗；渠道、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；可用于修筑施工围堰等。

五、防护作用

土工合成材料对土体或水面可起防护作用，如防止河岸或海岸被冲刷；防止土体的冻害，防止水面蒸发或空气中的灰尘污染水面。

六、加筋作用

当土工织物或土工隔栅埋设在土体内适当位置，依靠它们与土界面的相互作用（摩阻与咬合），限制了土体的侧向位移，提高了土体的强度和稳定性，其应用范围有：加固土坡和堤坝、地基及挡土墙。

土工合成材料在路堤工程中的作用有：1、可使边坡变陡，节省占地面积；2、防止滑动路堤通过路堤和地基土；3、防止路堤下因承载力不足而破坏；4、跨越可能的沉陷区。

由于土工合成材料有较高的强度，又具有较好的柔性，且能紧贴于地基表面，使其上部施加的荷载能均匀分布在地层中，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。在软土地基上家和后可能会产生蠕变，对铺设土周围的地基土会引起侧面隆起。如将土工合成材料铺设在软土地基的表面，由于土工材料承受拉力和土的磨擦作用，组织了地基土的侧向挤出，从而减小了变形增大了地基稳定性。在沼泽地、泥炭土和软粘土上建造临时道路是土工合成材料最为重要的用处之一。

在挡土结构的土体中，每隔一定垂直距离铺设加筋作用的土工合成材料时，对临时性的挡墙，可只用土工合成材料包裹着砂来填筑。另外，由于这种类型的墙面往往是不平整的，所以通常用表土覆盖的墙面同时也可防止日光紫外线的照射对土工合成材料的强度损伤。对于长期使用的挡墙，往往都采用混凝土墙板。■

参考资料

土工合成材料应用范文第2篇

正值汛期，各地堤坝工程险情迭出。在汛期中如何针对不同的险情应用土工合成材料进行抢险防护是一个急需解决的问题。

土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。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。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。土工合成材料不仅具有较高的强度。而且具有抗冲、耐磨、耐腐蚀和重量轻等特点。

我国在利用天然纤维材料和织物进行防汛护堤、抢险、堵口方面已有很久的历史，但利用土工合成材料来防汛抢险还是一项新技术。随着我国经济建设的发展和对土工合成材料功能和特点的逐渐认识、研究、土工合成材料将越来越广泛地应用于水利水电工程的抢险等工程中。

2、防汛、抢险的传统材料和土工合成材料的特点

堤防、涵闸等各类建筑物的安全渡汛主要采取两个层次的措施：第一是防护，就是避免险情发生；第二是抢险，即一旦险情出现，要迅速采取有效措施消除险情。防汛、抢险最常用的传统材料主要为土料、砂料、石料以及草袋、麻包等，它们作为防汛用材已历史悠久，效果良好，仍然是当前防洪、抢险的主要材料。这些材料虽然有来源广、数量多能就地取材等许多优点，但也存在重量重、体积大、运输困难、施工劳动强度大、施工速度慢、工程质量不易保证等不足。

土工合成材料中的土工织物一般都具有较高的强度，单位质量轻、透水性强、防腐及耐磨性好的特点，同量它还具有以下几方面的功能和作用：

（1）排水功能：土工织物能截断与汇集土体中的渗水，并能将渗水沿垂直织物平面或平行织物平面排出土体；

（2）反滤功能：由于土工织物构造上的水力学特性，在它排出渗水的同时，能拦阻土体颗粒不被带出；

（3）隔离作用：土工织物可能把不同性质或不同级配的土石料隔开，以免互相掺杂，从而可以保证施工质量；

（4）对土体的加筋作用：土工织物有较高的抗拉强度，在土体中可以约束土体的应变，提高土体的综合变形模量，减小土体变形，改善土体的受力状况。

土工织物这些功能和特性，可以克服或改善传统材料的缺点或不足。此外，土工织物施工工艺简单，易保证工程质量，施工速度快，工程造价低（与传统反滤材料相比，可节约投资三分之一到二分之一）。因此对于防汛抢险这种时间性非常紧迫的工程，土工织物将成为一种十分理想的新材料，特别对一些缺土缺砂石料的地区更具有特殊的价值。

3、土工织物在防汛抢险中的应用

汛期江河水位高涨，常居高不下，有时还受到大风大浪侵袭，对于堤防薄弱环节，常容易酿成险情。堤坝工程的主要险情有：迎水坡发生大面积塌落，堤坝内出现贯通水流通道和裂缝，下游出现管涌、流土及成片泡泉，下游坡出现大面积散浸，洪水漫顶等。现针对最常见的险情提出抢护方案。

3．1堤坝坍塌险工的抢护

当堤坝上游有大面积塌落险情时，可采用覆盖软体排防护，如图1和图2，这种险情大多要分秒必争地进行抢护。

图1抢险用软件体排结构

1-φ5mm纵向拉筋绳；2-φ10mm缆绳；

3-纺织布条；4-抢险排体；5-φ60cm纵向土枕；图2风浪险工抢护软体排示意图

6-φ5mm定位引绳；7-横枕；8-φ20mm1-木桩；2-堤顶；3-排体；4-压载纵枕；

间距20mm；9-水流方向5-碎石横枕；6-2倍波高

沉排抢险施工方法如下：

（1）展排体。将排体运到险工段，放在对应的堤顶上，并展开。

（2）横枕装载。指抢险队要把装满土的编织袋放在横枕中心线上，折转枕布将对于尼龙绳头捆在一起，就成装土横枕。

（3）滚排成捆。抢险队站在横枕一侧，滚排成捆，后将捆搭到迎水坡堤肩处。

（4）打桩挂排。在纵枕对应的堤顶上打桩4-6根，将纵向拉筋绳拴在桩上，松紧要适度，使排体沉好后，上端超出水面为准。

（5）沉排护险。抢险队面向迎水坡，往下推滚排体，使排体沉到预定位置，并在上游侧拉紧横向拉筋绳，固定排置，避免移位和翻转。

（6）纵向压载。抢险队分成四组，同时向指定竖袋内投入装土的编织袋，直到装出水面为止。

3．2管涌险情的抢护

由于渗流的作用，汛期堤坝及地基基础薄弱处往往发生渗透变形，产生管涌、流土、滑坡等险情，如不及时处理，就将危及堤坝安全。采用土工织物作为滤层，应对可能出现渗透破坏的堤段取土，进行试验计算，确定土工织物型号，然后选购所需土工织物。但在防汛抢险时，有时来不及试验，只能凭经验处理。

使用土工织物对管涌险情的抢护，其施工方法是：

（1）将泉眼周围或严重散浸的地面整理平整，清除草皮杂物以及尖角石块。

（2）如泉眼较小，可以用整块的土工织物盖住泉眼，如泉眼较大或连片泉眼，则应将土工织物互相搭接并用线缝起来，或采用化学粘合。搭接宽度一般为15-20cm。在松软的土基或水下施工时，搭接宽度应取40-60cm。

（3）将土工织物盖在泉眼上面，即以重物将其固定，再由周围向中央压易透水的2-4cm粒径的小卵石或小石子，厚度30-50cm。石子上面再压块石或混凝土块，最后形成中心高，四周低的压重体。

（4）铺放土工织物的面积取决于泉眼的大小和严重渗水段的范围，其面积应大于需要保护的渗水范围0.5m以上，土工织物施工如图3所示。

图3管涌险情的抢护示意图

施工时应注意以下两点：

第一，当管涌处水压较大，土工织物覆盖其上后，往往被水柱顶起来，一般说，这是压重不够，应当继续填压石子，也可以用草袋装石子压上去，直至压平为止。

第二，当有些冒砂孔比较大时，将土工织物盖在上面，加压重后就会凹下去，甚至会将土工织物撕破。遇于这种情况，应当在孔内先用大石子，小石子瓜子片将孔洞填平（可略高于附近地面3-5cm）以分散集中的渗流。在瓜子片，石屑上面铺放土工织物并按前述办法加压重。

土工织物铺放以后，开始由于土体中微粒子被渗水夹带出来，水色变浑浊，历经一段时间后，若水质变清，说明此时土体内部颗粒不再流失，土工织物已起导渗作用。

3.3大面积散浸险情的抢护

有些土堤、坝构筑土料杂乱或施工质量差，挡水以后，随洪水位升高，水压增大，浸润线相应抬高，其渗漏也随之出现，最后水流从背水坡渗出。若渗流量过大，出现浑水，背水坡松软，有滑坡，塌陷等险情时，宜用土工织物反滤排水，以稳定坝身。土工织物用于土坝散浸排水方法有两种，一是用土工织物作贴坡排水，二是堤坡开挖导渗沟，沟内放土工织物，上面填塞小石子。

3.3.1贴坡排水法

使用土工织物作贴坡排水，一般应考虑以下因素：

（a）土工织物的物理特性（开孔大小和分布、厚度、压缩性）；

（b）被保护土的物理力学特性（颗粒大小分布、孔隙率、渗透系数）；

（c）水力条件（渗透方向是单向或往复渗透）

（d）作用于土工织物上的力及土工织物应具备的抗拉抗压、撕裂强度等。

用土工织物贴坡排水的施工方法是，先整平堤坡，或用砂填平，然后平铺土工织物。土工织物一般铺设在比逸出点高0.5-1m以上。然后在土工织物上铺放石子，石子上面可以放块石。施工时，不穿带钉子的鞋子作业，以免将织物扎破。织物之间搭接用线缝或用化学粘合剂粘合，搭接宽度一般为15cm左右，如图4。

图4贴坡排水法示意图

当渗透水通过土工织物排出以后，可以在堤脚开挖一条导渗沟，将集流引出，同时沟内也铺放土工织物。排水沟要开挖平整，土工织物要紧贴排水沟底和两侧，并与堤坡，坝坡的土工织物搭接粘牢，最后在沟内填放石子和片石压重。

3.3.2开挖导渗法

其施工方法是：从浸润线逸出点沿坡面至堤脚开挖若干横向沟（即垂直于堤身纵向轴线）沟的间距一般5m左右，沟深0.3-0.5m，宽0.3-0.8m，沟内必须开挖平整，然后铺放土工织物，在织物上面放小石子。土工织物放入沟内要预留一定宽度的织物在沟外，而且留在沟外的织物需盖上草席，以减少日光照射。如图5。

图5开挖导渗法示意图

4、结论与建议

（1）塌岸险工抢护、管涌、下游坡散浸、开沟导渗等险情抢护，排体透水编织布效果较好。

（2）用土工织物防汛抢险，汛前必须缝制好各种抢险排体。根据可能出现的各种险情，相应备好抢险排体，一旦遇险就可立即抢护。否则会贻误时机，造成不必要的损失。

（3）防汛备用土工织物材料，应按险情种类的需要去准备。

土工合成材料应用范文第3篇

【关键词】 土工合成材料 软土 不均匀沉降

1 软土的定义和特性

软土是自然历史的产物，是随着古地理、气候、沉积环境的变化而形成的。一般是指在滨海、湖泊、谷地、河滩沉积的天然含水率大于30%，其液限一般在34%--43%的范围内，塑性指数大部分在15―20之间，天然空隙比大于1的土。如淤泥和淤泥质土，以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土。

由于软土的生成环境及粒度、矿物组成和结构特征，结构性显著且处于形成初期，故具有以下物理力学特性：

（1）颜色以深色为主，粒度成分以细颗粒为主，有机质含量高；

（2）天然含水量高，容重小，天然含水量大于液限；

（3）天然孔隙比大，一般大于1.0；

（4）渗透系数小，一般小于10-6cm/s，沉降速度慢，固结完成所需时间长；

（5）粘粒含量高，塑性指数大；

（6）高压缩性，压缩系数大，基础沉降大，般压缩系数大于

0.5MPa-1；

（7）强度指标小，快剪凝聚力小于l0kPa，内摩擦角小于50；固结快剪的强度指标略高，凝聚力小于15kPa，内摩擦角小于100度；

（8）灵敏度高，灵敏度一般在2―10之间，有时大于10，具有显著的流变特性。

（9）在荷载作用下一般会产生较大的沉降变形或失稳。

2 土工合成材料的分类及性能指标

土工合成材料是以人工合成的聚化物为原料制成的各种类型产品。可置于岩土或其它工程结构内部、表面或各种结构层之间，具有过滤、防渗、隔离、排水、加筋和防护等多种功能，发挥加强、保护岩土或其它结构功能的一种新型岩土工程材料。

一般将其分为土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料等。

表征土工合成材料的性能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。

3 土工合成材料在软土路基加固中的作用机理

3.1 约束地基侧向位移，提高地基承载力

土有一定的抗压强度，但抗剪强度很弱。土工合成材料在垂直荷载作用下，地基产生压缩沉降和侧向位移，此时土工合成材料受拉，故而能支承部分竖向荷载，土工合成材料与地基之间的摩阻力还可约束地基侧向位移从而提高地基的承载力。

3.2 隔离、分散应力

铺设在软弱地基上的土工合成材料将上部填料与地基土隔离开来，具有的抗拉强度和良好的变形性能，使得填料与地基土的接触部分具有相对刚度，从而将上覆荷载较均匀地分散到较大范围的地基上，提高了地基承载力。工程实践证明，控制加载速率的条件下，铺设土工布后地基承载力比天然地基承载力提高约12.8%。同时，在不同性质的填料分层面上，铺设土工合成材料使不同性质的填料互不掺杂，保持其结构性能。

3.3 防渗、排水

土工膜和复合型土工膜（两布一膜等）具有防止水流渗透的良好性能，它们通常被当作土工结构物的防渗层。土工合成材料的排水作用表现在它能使土体中的水分汇集到它的表面并沿着这个表面排出。在沼泽、盐渍土等软弱地基处理中通常利用土工布来隔断毛细水或地下水上升。

3.4 边坡加固

边坡加固作用表现为两种形式，一是将土工合成材料铆钉在边坡的表面，结合边坡绿化等措施实现边坡防护功能，二是将特定的土工合成材料平铺到边坡内部一定的深度，借助材料的抗拉强度来加固边坡。在膨胀土路基设计或既有路基加宽设计时，通过在边坡一定深度内分层铺设土工格栅等具有一定抗拉强度和变形性能的土工合成材料来加固边坡。

3.5 减小不均匀沉降

通常土工合成材料与碎石层共同作为一层，这层具有与路堤本身和软土地基不同的刚度，通过这一垫层将堤身荷载传到软土地基中去，它既是软土固结的排水面，又是路堤的柔性筏基，因此可使地基变形均匀，且路堤中心沉降量比不铺土工合成材料时要小。

4 设计检算

4.1 稳定性验算

土工合成材料加筋路基的稳定性包括地基与堤身的整体稳定性、堤身稳定性、平面滑动稳定性。各项稳定性的安全系数不得小于表l规定的值。

4.1.1 加筋路堤整体稳定性

加筋路堤稳定性分析的计算方法，常采用圆弧条分法进行。计算时应假设若干个穿越地基土的滑弧。以求得安全系数最小值和相应的临界滑动面。计算常采用瑞典法和荷兰法两种计算模型。瑞典法计算模型是假定土工合成材料的拉力总是保持在原来铺设方向。如图1所示，则安全系数最小值和相应的临界滑动面可按下式计算：

（1）

式中：-第i土条土重，KN/m

-第i土条土体粘聚力，kPa

-内摩擦角

-第j层土工合成材料设计抗拉强度，KN/m

-第i层土条所受地震水平力，KN/m

其余符号含义如图1所示。

4.1.2 加筋路堤的堤身稳定性

采用圆弧条分法按公式（1）计算，此时不考虑地震力。在计算时应在堤身范围内假定不同的滑弧，求得安全系数的最小值和相应的临界滑动面。

4.1.3 加筋路堤的平面滑动稳定性

当堤下地基是浅层软弱土层或相对于路堤荷载浅层地基土强度较低时，应验算加筋路堤的平面滑动稳定性。加筋路堤平面滑动表现圩堤与地基沿下卧硬土层顶面滑动和地基侧向挤出滑动。

（1）下卧硬土层顶面滑动的稳定性计算采用式（2），其相应的计算图如图2所示。在计算中应假定d、C点位于堤脚线，变换线位置形成不同的滑动面，求出安全系数的最小值。

（2）

式中：-ab面的主动土压力，KN/m

-cd面的被动土压力，KN/m

-硬土层侧面的抗滑力，KN/m

Q-作用于土体abcd上的地震水平力，KN/m

（2）地基土侧向挤出滑动的稳定计算采用公式（3），其相应的计算图示如图3所示。在计算中应假定abcd土体不同位置以及不同的b、C两点距离，求出安全系数的最小值。

（3）

式中：分别为地基软土层与土工合成材料界面的粘聚力和摩擦角。

Q为作用于土体abcd上的地震水平力，KN/m

其余符号意义相同。

4.2 复合地基承载力计算

软土地基在铺设土工织物后地基极限承载力为以下三项之和，即为没有铺设土工织物时，原天然地基的极限承载力；在荷载作用下，地基的沉降使土工织物发生变形而承受拉力所产生的垂直分力；土工织物阻止隆起而产生的平衡镇压作用的效应.土工织物加筋复合地基的极限承载力计算公式：

（4）

式中：-土的粘聚力

-地继承载力

-土工织物的抗拉强度

-基础边缘与土工织物的倾斜角

-地基底宽

-地基形状系数

-复合地继承载力

-地基变形当量半层

4.3 土工合成材料铺设长度计算

加筋路堤中，土工合成材料深入到稳定土中的锚固长度，不得小于最小锚固长度，最小锚固长度采用公式（5）计算。

（5）

式中：-最小锚固长度，m

-土工合成材料设计抗拉强度，KN/m

-锚固安全系数，对于无粘性土取1.5，粘性土取2.0

-作用在某层筋材上的覆压力，kPa

-土与土工合成材料的界面摩擦系数，当计算的锚固长度小于2.0时，取为2.0。

土工合成材料的铺设长度 L为滑动面内的长度与锚固长度之和，即：

L=+……………………………………………………（6）

5 结语

土工合成材料具有以下的优点：经济，资料表明通常情况下，采用土工合成材料比传统方法节约30% 以上的投资；施工工艺简单，进度快，轻便，劳动强度低，无须特殊机械；材料生产工厂化，材料来源基本上不受地域限制；质量控制标准化，易检测，易储存，易运输；功能复合，效果突出，适用领域更加广阔；环保，施工无噪音，对水源、大气污染小。基于这些优点土工合成材料在软土地基的加固中得到了广泛的应用，但作为一种新型的合成材料对其性能以及施工工艺还有待于进一步的认识和探索。

参考文献：

[1]铁路工程没计技术手册《路基》.北京：中国铁道出版社，1992.5.

[2]包承纲.堤防工程土工合成材料应用技术-北京：中国水利水电出版社.

[3]土工合成材料应用手册.北京：中围建筑工业出版社，2000.lO.

[4]TB 10035-2002，铁路特殊路基设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2002.

[5]公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，1997.

[6]钱家欢.土工原理与计算[M].北京：水利水电出版社，1996.

土工合成材料应用范文第4篇

【关键词】土工合成材料 应用现状 发展趋势

中图分类号：TU3文献标识码： A

土工合成材料是近几十年发展起来的一种新型岩土工程材料。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、表面和各层土体之间，起着加强和保护土体的作用。虽然土工合成材料问世历史不长，然而整个土木工程却因之发生了巨大变化，许多土木工程领域中的新概念也应运而生。土工合成材料是一种多功能的材料，利用合成纤维高强性、整体连续性、良好水理性和抗腐蚀等特性，可开发成透水的工程材料。目前已在水利、公路、铁路、工业与民用建筑、海港、采矿、军工等工程的各个领域得到广泛的应用。

一、土工合成材料的种类

土工合成材料（Geosynthetics）是一种新的岩土工程材料，它以人工合成的聚合物，如化纤、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， 发挥增强或保护土体的作用。“土工合成材料”是一概括性术语，标识很广泛的产品，土工合成材可分为土工织物、土工膜、复合型土工合成材料和特种土工合成材料等类型。目前已广泛应于水利、水电、公路、铁路、建筑、海港、采矿、军工等各个领域的工程建设。

1、土工织物。土工合成材料是以高分子聚合物等制成的新型建筑材料。目前大致可分为：（1）有纺土工织物；（2）针织土工织物；（3）无纺土工织物；（4）复合土工织物。

2、土工膜。它主要是由透水性低的聚合物、沥青以及合成纤维和织物另加一定的填充料和外加剂制成的材料。它具有很好的防渗和防水性能及很强的抗变形能力和耐久性。它的厚度一般为0.25~7.50mm，它主要有以下优点：（1）改进荷载分布状况；（2）减少填料层厚度，并能满足抗剪强度的要求；（3）限制土体的侧向位移；（4）抗拉性能高，能避免产生裂缝；（5）增加土层刚度。

3、复合型土工合成材料。它包括土工格栅、土工网、超轻型土工合成材料、土工膜袋、土工垫、土工格栅等。常用的土工合成材料为前3种。

4、特种土工合成材料。土工特种材料包括土工格栅、土工带、土工格室、土工网、土工石笼、土工管、土工模袋、三维网垫、E P S 等, 均由聚合物按需要分别以不同加工方法制成。如土工格栅是聚合物片材经冲孔和单向或双向拉伸，形成具有条格形或长方形格栅状的抗拉材料；土工带由聚合物经挤压拉伸，再加筋材复合制成的条带抗拉材料；土工网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；土工模袋由双层化纤织物(织造型)制成连续的不同间距(厚度)的平面袋状结构材料。

二、工材料应用现状

1、加筋

（1）加筋土坡

将土工合成材料(土工格栅或土工织物)加入土坡中可以起加筋作用。就加筋功能而言,同针织土工织物相比,土工格栅和有纺土工织物可以在较小的应变下发挥作用,针织土工织物则具有土工格栅和有纺土工织物所不具有的土工合成材料平面内的透水性。在实际应用过程中,可将不同的土工合成材料组合使用,使得加筋效果更加良好。例如可将针织土工织物与土工格栅叠合铺设、针织土工织物与有纺土工织物叠合铺设结合,具有加筋和排水功能;土工合成材料作为土坡内排水系统(竖向和水平向)和土工格栅、有纺土工织物结合。土工合成材料在加筋土坡中的应用前景是将土工合成材料作为含有活性炭纤维的载体,使土工合成材料成为具有导水性的填充聚合物或金属纤维。从而,通过电泳、离子转移和电渗改善加筋区内细粒土的性质。

（2）加筋土挡墙

与加筋土坡类似,加筋土挡墙可以形成直立墙面。加筋材料可以是土工织物,但采用更多的是土工格栅。土工合成材料在加筋土挡墙中的应用前景是在锚固区设置聚合绳、条带和锚具(或土钉),将墙面单元通过加筋体锚固在锚固区。实质上,这一概念在20 世纪80 年代在我国的加筋土挡墙上已经采用。如果加筋土挡墙距岩体较近,也可以将锚具(或土钉)锚固在岩石上。

2、排水

土工织物主要是无纺织物，是良好的透水材料。无论是织物的法向或水平向，均具有较好的排水能力，能将土体内的水积聚到织物内部, 形成一排水通道，排出土体。较厚的针刺无纺土工布和一些具有较多孔隙的复合土工布都可以起排水作用。在岩土工程中很多情况下需要采取排水措施, 以降低渗透压力，或加速土体的固结,或降低无压渗流场的浸润线的位置。过去所采用的常规措施是在适当的部位(如两种透水性不同的土层的交界面，或土料与混凝土建筑物表面的交界面等)铺放在碎石层进行排水。用土工织物则可取代这种碎石层。这种取代不仅可以收到排水效果，而且施工特别简单(特别对倾斜或垂直方向的施工面) ，工程造价也可以大为节省。可用于土坝内垂直或水平排水，土坝或土堤中的防渗土工膜后面或混凝土护面下部的排水，埋入土体中消散孔隙水压力，软基处理中垂直排水，挡土墙后面的排水等。

3、防渗

（1）混凝土坝防渗

在混凝土坝的上游面粘贴土工膜。沿垂直方向每隔2 米设一水平不锈钢槽,以夹紧土工膜。该方法的改善是先在混凝土坝上游面设置土工网格,然后将土工膜粘贴在土工网格上。由于紫外线和氧化作用,土工膜的寿命受到限制。如遇高温,这些作用对大多数聚合材料的影响非常大。这方面的发展前景应是开发改善型的聚合材料,以提供寿命更长的土工膜。

（2）隧道防渗

现行的方法是将土工膜用于永久性混凝土里侧的防渗体,与克重较大的针刺非织造土工织物一起,将水导入设在隧道底脚的排水出口,形成封闭的排水系统。然而,土工膜及其下面的土工织物的布置是很困难的。土工合成材料会从临时的护顶下垂,在永久性混凝土衬砌施工时容易遭到破坏。土工合成材料应和永久性混凝土衬砌同时施工,以避免在永久性混凝土衬砌施工时损坏土工合成材料。将来的发展是开发寿命在100 年以上的土工合成材料,以抵抗隧道周围的不利环境,因而施工方法的改进和材料的寿命是最关键的问题。

4、隔离

将土工合成材料放在不同的材料之间或同一材料不同粒径之间及土体表面与上部建筑结构之间，使其隔离开来。当受外部荷载作用时,虽然材料受力互相挤压，而由于土工织物在中间隔开，不使互相混杂或流失，保持材料的整体结构和功能。隔离用的土工织物必须有较高的强度来承受外部荷载作用时而产生的应力，保证结构的整体性。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，堆场与地基间的隔离层等。

工程土工合成材料的发展趋势

目前国内一些较大的工程，跨世纪工程中均不同程度地应用了土工合成材料。如长江三峡工程，长江口深水航道整治工程，上海浦东国际机场等，由此可以看出中国正成为土工合成材料应用与销售的最大市场。世界各国对中国土工合成材料的应用与发展都十分关注，积极筹划将设备和产品打入中国市场，这也充分说明中国土工合成材料市场的潜在能力很大。虽然近几十年来土工合成材料总的发展趋势是不管在产品的种类、数量和质量上都有大幅度的提高，而对这一新型材料的认识和应用还不普及，土工合成材料的利用和研究还比较少，有些材料的品种还是空白，与世界上的先进国家相比，还有一定的差距。但是随着工程建设的大规模发展，土工合成材料的推广应用必将在工程建设中得以迅速发挥，发挥巨大的经济效益和社会效益。

四、结束语

土工合成材料具有其独特的力学性能,应用范围广泛，各类土工合成材料已经应用到水利、土建所有的领域中。在某些种类的特定工程中应用土工合成材料，不仅可以减少造价，而且效果都优于其他材料。

参考文献

土工合成材料应用范文第5篇

[关键词] 边坡防护 边坡病害 侵蚀机理 土工合成材料

问题的提出

从20世纪80年代开始，我国的公路基础设施实现了跨越式的发展，取得了举世瞩目的成就。随着我国基础设施的大力发展，在公路、铁路等部门都涉及到大量的边坡问题，因此对边坡的正确认识、合理设计、适当治理，把边坡失稳造成的灾害降到最低限度意义重大。目前，土工合成材料发展很快，应用范围不断扩大，工艺水平日新月异，使得新产品常常成为展览品。各种土工合成材料，包括土工薄膜、土工织物、土工栅条、土工网格、土工模袋，在填土衬垫、陡坡和竖直挡土墙的加固、排水系统、软土路基、侵蚀控制、堤防和大坝等方面补充或替代了传统的设计。

路基边坡病害分析及防护设计原则

1.边坡破坏产生的危害。①边坡破坏带来系列的工程问题和环境问题，严重的中断交通，甚至造成人员伤亡，给国家和人民的利益带来巨大的损失。②边坡的浅层破坏造成边坡落石，还危及行车安全，导致人员伤亡事故有时发生。③边坡深层破坏带来的后果更加严重。除在公路建设和养护期间需要花费大量的人力和财力进行处治外，还往往中断交通。处治后发生病害的边坡在进行处治时，技术和施工难度增加。④路堤边坡破坏往往导致路面断板、开裂，这种现象较为普遍，严重的情况是出现路堤整体滑动和中断交通，除给公路运营管理部门带来直接的经济损失外，还给用路者带来难以估量的间接损失。

2.路基边坡病害的原因分析。（1）气候因素。气候因素有气温、降水、风速、风向、最大冻土深度等。在大面积的土质或风化岩质坡面上，由于温差对地表的影响，加上雨水直接冲刷坡面，极易风化剥落，导致堑坡水土大量流失，或坡面产生裂缝，发生浅层溜方。（2）水文因素。水文因素如地表水的排泄，河流常水位、洪水位，有无地表积水和积水时间长短，河岸淤积情况；水文地质因素有地下水埋深、移动规律，有无层间水、裂隙水、泉水等。（3）土质因素。沿线地质因素，如岩石的种类、风化程度和裂隙情况，岩石走向、倾向、倾角、层理和岩层厚度以及有无断层或其他不良地质现象。

土是建筑路基及边坡的基本材料，不同的土类具有不同的工程性质。砂粒土的强度构成以内摩擦力为主，强度高，受水的影响小；黏性土的强度形成以黏聚力为主，强度随密实程度的不同变化较大，并随湿度的增大而降低；粉土类土毛细现象强烈，强度和承载力随着毛细水上升和湿度的增大而下降。对于黄土质砂黏土或其他黏土质土，因其透水性弱、崩解性强、经雨水浸泡后土体表层含水量达到和状态时，易使边坡失稳而溜方；若路堤填料不合格，又没有进行土质改良，将导致边坡结构层断裂破坏。

土工合成材料在路基边坡防护中的应用

土工合成材料的种类。土工合成材料大体可以分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料四大类，每类材料又都有各自的相关产品。

1.土工织物特点。土工织物是采用编织技术生产的透水性土工合成材料，他的特点是重量轻、整体连续性好。可做成较大面积的整体，长度可达数百米。并且施工简便、抗拉强度高、耐腐蚀和微生物侵蚀性好。

2.土工膜的分类及特点。土工膜是一种不透水的土工合成材料，可分为沥青土工膜和聚合物土工膜两类。土工膜的主要特点是透水性极低，其工程特性随类别、制作方法、产品类型的不同而发生很大的变化。土工膜还有很好的弹性和应变能力、良好的耐老化能力，尤其适用于水下工程。

3.关于土工材料的说明。土工格栅、土工网、土工模袋、土工垫和土工室以及轻型土工合成材料统称为土工合成材料。土工格栅是经过拉伸工艺形成的具有方形或矩形格栅的聚合物板材，主要用作加筋材料。土工网是合成料条带编织或合成树脂压制成的具有较大孔眼、刚度较大的网状合成材料，是主要的加筋材料。土工模袋是一种双层聚合物化纤织物制成的袋状材料，他可以代替模板成型混凝土或砂浆。土工垫和土工室是合成材料特制的三维结构，前者多为透水聚合物网垫，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

4.土工复合材料。土工织物、土工膜和某些特种土工合成材料，以其两种或两种以上的土工材料互相结合起来，成为土工复合材料。土工复合材料可将不同构成材料的性质结合起来，更好地满足具体工程的需要，能起到多种功能的作用。如复合土工膜，将土工膜和土工织物按要求制成土工膜―土工织物组合物，称复合土工膜。土工膜主要用来防渗，土工织物起加筋、排水和增加土工膜与土面之间的摩擦力的作用。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。

土工合成材料发展前景

土工合成材料有诸多功能，又有重量轻，体积小，强度高，耐腐蚀等特点，尤其是缺砂少石的地区更有其用武之地。但土工合成材料毕竟是一门非常年轻的新技术，对其生产、试验、设计、施工工艺等在世界范围内还没有完全统一，很多人对这种新型建筑材料还不甚了解，但土工合成材料毕竟是富有生命力的新生事物，况且世界对土工合成材料的研究与应用已达相当高的水平，在不远的将来，其效能一定能蓬勃发展，为社会主义建设作出重大贡献。

总之，搞好铁路、公路建设，确保公路边坡稳定、安全、搞好环境保护，要深入了解公路边坡破坏的型式与机理，针对不同工程对象的土质、水文、气候等特点，灵活采用不同的防护型式，加强设计，加强施工建设管理，建安全之路、建生态之路、优美之路。

参考文献：

[1]杨航宇，朱赞凌，罗志聪.公路边坡防护与治理[M].人民交通出版社.

[2]王道雄.土工合成材料在公路工程中的应用[M].人民交通出版社.