淺析土工合成材料加筋土

1、淺析土工合成材料加筋土 摘要：為了提高土的抗剪強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性，在材料技術(shù)快速發(fā)展的前提下，土工合成材料加筋土得到廣泛的應(yīng)用。本文從土工合成材料的性能，土工合成材料加筋土的性能及應(yīng)用這三個方面對土工合成材料加筋土進(jìn)行論述。 關(guān)鍵詞：土工合成材料；加筋土；性能；應(yīng)用 引言 在古代天然土工材料加筋土已得到應(yīng)用，現(xiàn)代加筋土的概念被提出來后，人們設(shè)計了多種諸如強(qiáng)度較大的天然材料、鋼筋、鋼帶、土工合成材料等加筋材料，加筋土技術(shù)從經(jīng)驗判斷上升到理論設(shè)計階段。隨著合成纖維的飛速發(fā)展，土工合成材料加筋土技術(shù)已經(jīng)與傳統(tǒng) 的設(shè)計方法一樣，被大眾所接受認(rèn)可，并逐步體現(xiàn)出它的優(yōu)勢。 1.土工合成材料的性能 1.1

2、材料性能和類型 土工合成材料主要是以聚酯纖維、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、尼龍纖維等高分子化學(xué)材料作為原材料而制成的各種類型產(chǎn)品，它是土木工程中應(yīng)用的一種新型工程材料，具有排水、反慮、隔離、加固補(bǔ)強(qiáng)、保護(hù)和防滲等六個方面的性能。 土工合成材料有以制造方法分類的，也有以結(jié)構(gòu)和性能分類的，還沒有合理、明確的統(tǒng)一定義和分類。一般將土工合成材料分為廣義土工織物、土工膜和土工復(fù)合產(chǎn)品。廣義土工織物有土工布、土工編物、土工格柵、土工網(wǎng)、土工墊和土工模袋等，土工復(fù)合產(chǎn)品有復(fù)合土工膜、復(fù)合土工織物和復(fù)合防（排）水材料等。在我國，規(guī)范推薦主要使用土工格柵、復(fù)合土工帶、復(fù)合拉筋帶和土工織物等加筋材料。 1.2土工合

3、成材料的優(yōu)點(diǎn) 與傳統(tǒng)工程材料相比，土工合成材料具有4個方面的優(yōu)勢：纖維習(xí)性、與土兼容協(xié)調(diào)、節(jié)省運(yùn)輸、施工簡單且質(zhì)量有保證。其中纖維習(xí)性的優(yōu)勢表現(xiàn)在抗拉強(qiáng)度高，具有一定范圍的變形模量，化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和纖維孔徑小等方面。 2.土工合成材料加筋土的性能 加筋土作為一種復(fù)合材料，不僅需要了解土工合成材料本身的性能，還要探究土和土工合成材料相互作用的特性，通過試驗求得筋土界面相互作用的一些參數(shù)，以此來判斷加筋土性能的優(yōu)劣。 2.1加筋土的試驗方法 為了測試筋土界面摩擦特性參數(shù)，國外有直剪試驗和拉拔試驗標(biāo)準(zhǔn)1，而我國水利部規(guī)范2和交通部規(guī)范3也推薦采用直剪試驗和拉拔試驗，另外，我國紡織工業(yè)局制定有直剪試驗標(biāo)

4、準(zhǔn)土工布及其有關(guān)產(chǎn)品摩擦特性的測定第一部分（gb/t17635.1-1998）4。 直剪試驗和拉拔試驗的試驗組成部分相同，分別由試驗剪切盒（試驗拉拔箱）、加載裝置和量測裝置組成。試驗拉拔箱在公路土木合成材料試驗規(guī)程（jtj/t060-98）3中要求長寬高不宜小于25cm20cm20cm，而剪切盒尺寸不小于15cm15cm，垂直加載都最好采用空氣袋方式加載，拉拔試驗的拉拔速率以1mm/min為標(biāo)準(zhǔn)，而剪切試驗的剪切速率以0.02-3mm/min為標(biāo)準(zhǔn)。兩種試驗按水平加載方式不同可分為應(yīng)力控制式和應(yīng)變控制式，應(yīng)變控制式要求剪切速率相等、各級的垂直荷載保持不變，因而應(yīng)變控制式較之應(yīng)力控制式能更加準(zhǔn)確

5、地測定出剪應(yīng)力和位移曲線上的特征值，且操作方便，因而國內(nèi)外均推薦利用應(yīng)變控制式方法。 另外，為了得出加筋材料與剪切面呈一定角度時的剪切摩擦特性，日本開發(fā)出了傾斜剪切摩擦實驗裝置5，該試驗裝置滑動面的角度，上覆壓力和加筋材料水平拉力可以自由設(shè)定，拉力由電動傳感器控制。 2.2筋土界面相互作用參數(shù) 各規(guī)范一致認(rèn)為兩種試驗的界面抗剪強(qiáng)度與法向應(yīng)力呈線性關(guān)系，按照摩爾庫侖強(qiáng)度理論表示，即： 各國對筋土界面似摩擦系數(shù)定義不同，造成計算結(jié)果差距較大，我國規(guī)范7計算得到的是反映了筋土間摩擦效應(yīng)的綜合強(qiáng)度參數(shù)，不同于傳統(tǒng)概念上的由一個內(nèi)摩擦角所表述的摩擦系數(shù)，而美國規(guī)范提出的摩擦系數(shù) 即為我國常用的摩擦系數(shù)比

6、k。 3.土工合成材料加筋土的應(yīng)用 利用土工合成材料的加固補(bǔ)強(qiáng)、排水和保護(hù)等性能，加筋土已廣泛用于堤、擋墻的設(shè)計和施工中，而利用加固補(bǔ)強(qiáng)、隔離、嵌鎖咬合的約束性能，加筋土也被用于地基的設(shè)計與施工中。此外，加筋復(fù)合地基，連續(xù)纖維加筋土，輕量土等也逐漸得到關(guān)注和研究。 4.結(jié)語 土工合成材料可以彌補(bǔ)普通材料的不足，當(dāng)作為筋材與土結(jié)合形成土工合成材料加筋土后，這種加筋土復(fù)合材料極大地提高了土的抗剪強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性，從而被廣泛地應(yīng)用于多種工程中，并值得我們不斷地深入研究。 參考文獻(xiàn)： 1王釗.國外土木合成材料的應(yīng)用研究m.香港：現(xiàn)代知識出版社，2002. 2sl/t235-1999，土木合成材料測試規(guī)程s. 3jtj/t060-98，公路土木合成材料試驗規(guī)程s. 4gb/t17635.1-1998，土工布及其有關(guān)產(chǎn)品摩擦特性的測定s. 5徐光黎，劉豐收，唐輝明.現(xiàn)代加筋土技術(shù)理論與工程應(yīng)用m.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2004：39