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土工合成材料 公路工程土工合成材料试验规程 (JTG E502006) 土工合成材料 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。 土工合成材料具有以下六个基本功能：过滤作用、排水作 用、隔离作用、加筋作用、防渗作用、防护作用。 土工合成材料的性能测试包括测定材料自身的物理力学特 性和提供可靠的材料与土的相互作用特性。 物理力学特性可评定材料的质量和适用性； 相互作用特性可为工程设计提供指标。 土工合成材料的质量检测 在工程应用中对土工织物及相关产品的性能指标要求应包 括下列内容： (1) 产品形态指标：材质、幅度、每卷的长度等； (2) 物理性能指标：单位面积(或单位长度)质量、厚度、 有效孔径(或开孔尺寸)等； (3) 力学性能指标：抗拉强度、延伸率、撕裂强度、顶破 强度、与岩土间的摩擦系数等； (4) 水力学性能指标：渗透系数等； (5) 土工织物相互作用指标及机时久性、抗老化指标等。 土工织物进场后应存放在通风遮光的仓库内，严禁暴露日 晒。 一、概念 1 土工合成材料geosynthetics 土工织物、土工膜、土工复合材料、土工特种材料的总称。 2 土工织物geotextile 用于岩土工程和土木工程的机织、针织或非织造的可渗 透的聚合物材料。 3 土工格栅geogrid 由有规则的网状抗拉条带形成的用于加筋的土工 合成材料。其开孔可容周围土、石或其他土工材料穿入。 4 土工网geonet 由平行肋条经以不同角度与其上相同肋条粘结为 一体的用于平面排液、排气的土工合成材料。 5 土工膜geomembrane 由聚合物或沥青制成的一种相对不透水的薄膜。 6 土工复合材料geocomposite 由两种或两种以上材料复合成的土工合成材料。 土工布 玻璃纤维土工格栅 塑钢土工格栅 防渗土工膜 2、 试样制备及调湿和状态调节 取样与试样制备 1、取卷装样品 （1）所选卷装材料应无破损，卷装呈原封不动状。 2、试样准备 （1）每次试验的试样，应从样品长度和宽度上均匀裁取，但距 样品幅边至少 10cm。 （2）样品经调湿后再制成规定尺寸 3、调湿和状态调节 (1)土工织物 试样应在标准大气条件下调湿24h，标准大气条件：温度20 2 、相对湿度65%5%. (2)塑料土工合成材料 在温度23 2 的环境下,进行状态调节,时间不小于4h. 3、 主要试验项目 1、物理性能试 1）单位面积质量测 2）厚度测定 3）有效孔径试验（干筛法） 2、力学性能试验 1）宽条拉伸试验 2）条带拉伸试验 3、水力性能试验 1）垂直渗透性能试验（恒水头法） 4、耐久性能指标 5、土工织物与土相互作用性能指标 检测试验 单位面积质量测定 (一)适用范围 本试验方法适用于土工织物、土工格栅等其它类型的土工 合成材料。 试验原理：从整块样品上裁取规定数量和规定尺寸的试样， 经称量、计算，求得试样的单位面积质量。 (二)仪器设备 1、 剪刀。 2、尺：最小分度值为1mm。 3、天平：感量0.01g。 试验步骤 1、取样：按规程规定取样。并进行试样调湿和状态调节： 2、试样制备：土工织物裁取面积为10 000mm2的试样10块， 剪裁和测量精度为lmm.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。 3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001g。 4试验：按下式计算每块试样的单位面积质量，按GB 8170修约，保留小数一位： G=m10 6 /A 计算lO块试样单位面积质量的平均值G，精确到01gm2。 土工织物厚度测定 1、本方法适用于土工织物和复合织物。 2、本试验规定了土工织物在承受规定的压力下，正反两面之 间的距离，以评价土工布的质量。 3、试验原理：将试样平放在基准板上，用与基准板平行的圆 形压脚对试样施加规定的压力，两块板之间的距离为土工布厚 度测量值，以mm表示。 通常进行2kpa、20kPa及200kPa压力下的厚度测定。 4、仪器设备及用具 1) 基准板：面积应大于2倍的压块面积。 2) 压块：圆形,表面光滑，面积为25cm2， 重为5N、50N、500N的不等。其中常规厚度的压块为5N,对试件 施加2kPa 0.01kPa的压力. 3) 百分表：用以测量基准板至压脚之间的垂直距离，表的最小 分度值为0.01mm。 4) 秒表：最小分度值为0.1s。 5试验步骤 1）取样并进行试样调湿和状态调节 2）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。 3）擦净基准板和5N的压块，压块放在基准板上， 调整百分表零点 4）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2kPa001kPa，放下百分表触头，接触后开始记时，30s时读数，精确至001mm，完成10块试样的测试。 5）根据需要选用不同的压块，使压力为20kPa1：kPa；200kPalkPa分别测定试样厚度。 6）试验结果：计算在同一压力下所测的10块试样厚 度的算术平均值，以毫米为单位，计算到小数点后三 位，按规范修约到小数点后两位； 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试 验方法。 2、试验原理：土工布在垂直于布面的某一常水头作用下发生渗流，测定在 某一时间段内通过布的流量，即可测得表观流速和渗透系数。土工布的透 水性能除取决于织物本身的材料、结构、孔隙大小和分布外，还与织物平 面所受的法向压力、水质、水温、水中含气量等因素有关。 3定义 31流速指数 试样两侧50mm水头差下的流速，精确到1mms ， 注：也可取100mm、150mm，水头差下的流速，但应在报告中注明。 32垂直渗透系数 在单位水力梯度下垂直于土工织物平面流动的水的流速(mms )。 33透水率 垂直于土工织物平面流动的水，在水位差等于l时的渗透流速(1s)。 试验步骤 1、取样：按规定取不小于5块试样 2、将试样置于含湿润剂的水中，至少浸泡12h直至饱和并赶 走气泡。 3、将饱和试样装入渗透仪的夹持器内。 4、向渗透仪注水，直到试样两侧达到50mm的水头差。调整 水流，使水头差达到70mm5mm， 在规定的时间周期内， 收集通过仪器的渗透水量至少1 000mL，时间至少30s 5、分别对最大水头差08、06、04和02倍的水头差 收集通过仪器的渗透水量至少1 000mL，时间至少30s ， 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。 土工织物有效孔径试验步骤 1、试验前将标准颗粒与试样放在标准大气条件下进行调湿 平衡 2、将同5组试样平整、无褶皱的放在支掌筛网上，从较细 粒径规格的标准颗粒中称50g，均匀散在土工织物上 3、将筛框、试样和接收盘夹紧在振动机上，开动振动机10分钟 4、关机后，称量通过筛的颗粒质量 5、更换一组试样，用下一组较粗粒径规格的标准颗粒重复 上述步骤，直到取得不小于三组连续分级标准颗粒材料， 并有一组的过筛率达到或小于5%。 宽条拉伸试验） 1目的及适用范围 1) 本方法规定了用宽条试样测定土工织物及其相关产品拉伸 性能的试验的方法，用以测定土工布的拉伸特性。 2）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、土工格栅。 3) 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及特定伸长率下 的拉伸力的测定。 2、定义 1）拉伸强度：试验中试样拉伸直至断裂时每单位宽度的 最大拉力，以kN/m表示； 2）延伸率：试验中试样实际夹持长度的增加与实际夹持 长度的比值，以%表示。 试验步骤 1、取纵向和横向各不少于5块试样并进行试样调湿和状 态调节 2、拉伸试验机的设定：选择试验机的负荷量程，使断裂 强力在满量程负荷的3090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(201)min。 3、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。 4、试样预张：对已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夹持长度的增 加值 5、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，注意不能对试样有任何损伤，并确保试验中标记点无滑移。 6、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， 7、测定特定伸长率下的拉伸力：测定在任一特定伸长率下的拉伸力，精确至满 量程的02。 0 B P T f g8、拉伸强度计算 （1）拉伸强度 Tg 拉伸强度(kN/m)；Pf 最大负债荷(kN)； Bo试样宽度(m)。 2）延伸率 计算试样的延伸率以试样初始长度的百分数表示。伸长量可用钢尺人工 测读，或从记录曲线量取。延伸率按下式计算： 式中：延伸率(%)； L0名义夹持长度（ mm）； L0预负荷伸长量（mm ）；（预负荷为最大负荷的1%） L 最大负荷下的伸长量。 100 0 0 L L L 土工格栅条带拉伸试验 试验步骤 1、取纵向和横向各不少于5块试样并进行试样调湿和状态调节 1、拉伸试验机的设定：选择试验机的负荷量程，使断裂强力在满量程负 荷的3090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(201)min。 2、夹持试样：将试样在夹具中对中夹持。 3、试样预张：对已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夹持长度的增加值 4、使用伸长计时：在分别距试样中心30mm处安装伸长计，注意不能对试 样有任何损伤，并确保试验中标记点无滑移。 5、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， 6、测定特定伸长率下的拉伸力：测定在任一特定伸长率下的拉伸力，精 确至满量程的02。 土工膜厚度测定 1、适用范围 11本方法规定了用机械测量法测定土工薄膜、薄片厚 度的试验方法。 12本方法适用于没有压花和波纹的土工薄膜、薄片。 2、引用标准 GB 8170数值修约规则 3、仪器设备及材料 31基准板：表面应平整光滑，并有足够的面积。 32千分表：最小分度值O001mm ， 4、试验步骤 1）取样并进行试样调湿和状态调节 2）检查基准板、试样和千分表表头应无灰尘、油污。 3）测量前将千分表放置在基准板上校准表读值基准点，测量后 重新检查基准点是否变动。 4）测量厚度时轻轻放下表测头，待指针稳定后读值。 5）当土工膜(片)宽大于2 000mm时，每200mm测量一点；膜(片)宽在3002 000mm时，以大致相等间距测量10点；膜(片)宽在100300mm时，每50mm测量一点；膜(片)宽小于100mm时，至少 测量3点。对于未裁毛边的样品，应在离边缘50mm以外进行测量。 6）试验结果：试验结果以试样的平均厚度和厚度的最大值、最 小值表示，计算到小数点后4位，准确至0001mm。 土工格栅、土工网网孔尺寸测定 1、适用范围 11本方法规定了土工格栅、土工网网孔尺寸的测定方 法。 12本方法适用于各类孔径较大的土工格栅、土工网， 其他相同类型的土工合成材料。 2、定义 当量孔径：土工格栅、土工网等大孔径的土工合成材 料，其网孔尺寸是通过换算折合成与其面积相当的圆形孔 的孔径来表示的，称为当量孔径。 3、仪器设备及材料 31游标卡尺：量程200mm，精度O02mm。 32其他：坐标纸、铅笔、求积仪。 4 试验步骤 1）取样：按本规程取样。并进行试样调湿和状态调节。 2）试样制备：每块试样应至少包括10个完整的有代表性的 网孔。 3）测试方法对较规则网孔的试样，当网孔为矩形或偶数多 边形时，测量相互平行的两边之间的距离；当网孔为三角形 或奇数多边形时，测量顶点与对边的垂直距离。同一测点平 行测定两次，两次测定误差应小于5，取均值；每个网孔 至少测3个测点，读数精确到0Imm，取均值。 4）计算 （1）计算网孔面积。 对较规则网孔，按下列公式计算网孔面积： 三角形网孔： A=0577 4h 2 。 矩形网孔： A=h x h y， 五边形网孔： 4=0726 5h 2。 六边形网孔： A=O886 Oh 2。 以上式中：A网孔面积(mm2)； h网孔高度(mm)。 （2）对不规则网孔，用求积仪测出坐标纸上每个网孔两次 测描的面积，两次测量值误差应小于3，取均值。 5)结果:按下式计算网孔的当量孔径，计算精确到O1mm ： D e =2A/ 计算10个网孔当量孔径的平均值D e， 精确到1mm。 梯形撕破强力试验 1 适用范围 11本方法规定了用梯形试样测定土工织物撕破强力的方法。 12本方法适用于测定土工织物的梯形撕破强力。 2仪器设备及材料 21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 读拉伸过程中的应力、应变量，记录应力一应变曲线。 22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 31取样：按本规程T 11012006的规定取样。 32制样：纵向和横向各取10块试样，试件尺寸见图T 11251。试 样上不得有影响试验结果的可见疵点。在每块试样的梯形短边正中处剪 一条垂直于短边的15mm长的切 口，并画上夹持线。 33试样调湿和状态调节：按本规程T 11012006中的第5条规定进行 4试验步骤 1）取样：按规定取样。纵向和横向各取10块试样，并进行试样调湿和 状态调节。 2）调整拉伸试验机：调整卡具的初始距离为25mm，设定满量程范围， 使试样最大撕破负荷在满量程负荷的3090范围内，设定拉伸速 率为lOOmmmin5mmmin。 3）装备试样：将试样按照标准放人卡具内，使梯形试样的短边保持 垂直状态。 4）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。 5）试验：按本规程分别计算纵、横向撕破强力的平均值和变异系数。 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， CBR顶破强力试验 1、适用范围 11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。 12本方法适用于土工织物、土工膜及其复合产品。 2定义 21顶破强力 顶压杆顶压试样直至破裂过程中测得的最大顶压力。 22顶破位移 从顶压杆顶端开始与试样表面接触时起，直至达到顶破强力时，顶 压杆顶进的距离。 23变形率 环形夹具内侧至顶压杆边缘之间试样的长度变化百分率。 3试验步骤 1）取样：按规定取样并进行试样调湿和状态调节 2）试验机选取：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，记录应力一应 变曲线 3）试样夹持：将试样放人环形夹具内，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。 4）将夹持好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3090 范围内，设定顶压杆的下降速度为60mm min5mmmin。 。 5）启动试验机，直到试样完全顶破为止，观察和记录顶 破情况，记录顶破强力(N)和 顶破位移值(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。 6）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。顶破强力和顶破位移计算至小数点后1位， 单选题 1、土工合成材料的有效孔径O90表示（ ） A占总重90%的土颗粒通过该粒径 B占总重10%的土颗粒通过该粒径 C占总重95%的土颗粒通过该粒径 D占总重5%的土颗粒通过该粒径 2、测定土工织物厚度时，试件数量取( ） A10 B15 C20 D25 3、测定土工织物的拉伸性能试验是（ ） A宽条拉伸 B窄条拉伸 C条带拉伸 D接头、接缝宽条拉伸 4、土工合成材料有效孔径试验（ ） A水筛分 B干筛法 C渗透试验 D沉降分析试验 6、下列属于土工合成材料的力学性能试验( ) A厚度测定 B有效孔径 C单位面积质量 D直剪摩擦特性 7、测定土工织物厚度时，哪个压力不是规定压力（ ） A 2KPa B 20KPa C 200KPa D 100KPa B a A B D D 8、测定土工合成材料常规厚度时，采用多大压力 （ ） A 20KPa B 2KPa C 200KPa D 100KPa 9、测定土工织物厚度时，加压力后多久读数（ ） A5s B10s C20s D30s 10、下列哪个指标表征土工织物孔径特征（ ） A孔径 B有效孔径 C渗透系数 D通过率 11、当土工合成材料单纯用于加筋目的时，宜采用（ ） A土工织物 B土工膜 C土工格栅 D土工网 12、土工网的拉伸强度是以（ ） A单位横截面面积的力表示 B单位长度的力表示 C单位宽度的力表示 D单位厚度的力表示 B D B c c 13土工合成材料拉伸试验，用伸长测量名义夹持长度是指（ ） A试样在受力方向上，标记的两个参考点间初始距离 B夹具的夹持部分长度 C两夹持部分长度 D两夹持初始间距 14土工合成材料拉伸试验，用实际夹持长度是指（ ） A两夹具夹持部分长度加上预负荷伸长 B名义夹持长度加上预负荷伸长 C夹具夹持部分长度加上预负荷伸长 D两夹具夹持初始间距加上预负荷伸长 15、下列属于土工合成材料最基本的力学性能指标是( ) A刺破强度 B撕裂强度 C抗拉强度 D顶破强度 a B c 判断题 1、土工合成材料单位面积质量指单位面积的试样，在标准 大气条件下的质量测定（ ） 2、土工合成材料单位面积质量的单位是g/m3( ） 3、土工合成材料的拉伸强度是试件被拉伸直到断裂时每单 位长度的最大拉力（ ） 4、土工合成材料的伸长率是对应于最大拉力是的应变量 （ ） 5公路土工合成材料试验规程中规定宽条拉伸试验，试 样宽度为50mm（ ） 6、土工合成材料的直剪摩擦试验用的土为标准砂土( ) 7、土工合成材料的垂直渗透性能试验采用恒水头法（ ） 8、O95表示95%的标准颗粒材料留在土工织物上（ ） 正确 错误（ g/m2 ） 错误（ 宽度 ） 正确 错误 （ 200 ） 正确 正确 正确 9、土工合成材料宽条拉伸试验属于土工合成材料的耐久性 能试验（ ） 10、土工织物厚度是在无压力条件下，正反两面之间距离 （ ） 11.土工织物渗透性试验的水温必须恒定在20。（ ） 12.土工织物试验前，应在温度为202，相对湿度90 以上和标准大气压的环境中调湿24h。（ ） 13.土工织物厚度测试时的压力值一般为5kPa。（ ） 14、土工合成材料送检样品应不少于1延长米（或2m2）。 （ ） 15、土工织物用作反滤材料时,要求土工织物能阻止土颗粒 随水流失,土工织物具有一定的透水性 错误 力学 错误 规定压力 错误 错误 错误 正确 正确 多选题 1、土工合成材料一般由下列几类组成（ ） A土工织物 B土工膜 C土工复合材料 D土工特种材料 2、测定土工织物厚度时，压力等级为（ ） A2KPa B20KPa C100KPa D200KPa 3、下列材料不适宜用恒水头法测定垂直渗透性能的是 （ ） A土工膜 B 土工格栅 C复合排水材料 D土工织物 4、下列属于土工合成材料物理性能试验的是（