2--土工合成材料1

,6.加筋,加筋法(SoilReinforcement)是指在软弱土层中沉入碎石桩(或砂桩、树根桩等)或在人工填土的路堤或挡墙内铺设土工织物(或钢带、钢条、尼龙绳、竹筋等)作为加筋，使这种人工复合的土体，可承受抗拉、抗压、抗剪或抗弯作用，藉以提高地基承载力、减少沉降和增加地基稳定性。民间：草秸掺入胶泥盖屋、柴枝褥垫修路“土的加筋技术”：20世纪60年代初期，法国工程师,土工合成材料,概述,土工合成材料是以人工合成的聚合物为原料所制成，指工程建设中的土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料的总称。土工合成材料已有100年左右的历史，但应用于土木工程是20世纪30年代末才开始的。我国于60年代中期将土工织物应用于河道、涵闸及防治路基翻浆冒泥等工程。80年代中期，土工合成材料在我国水利、铁路、公路、港口、建筑、矿山和电力等部门逐渐推广。建立了土工合成材料技术规范,概述,根据加筋体设置方向，可分为三类：1.竖向设置2.斜向设置3.水平设置,概述,土工合成材料在工程应用中的作用：1.反滤作用，当土中水流过土工织物时，水可以顺畅穿过，而土粒却被阻留的现象称为反滤(过滤)。反滤不同于排水，后者的水流是沿织物表面进行的，而不是穿越织物。当土中水从细粒土流向粗粒土，或水流从土内向外流出的出逸处，需要设置反滤措施。,反滤机理当水流从被保护土自右向左流入堆石体时，部分细土粒将被水流挟带进入堆石体。在被保护土一侧的土工织物表面附近，较粗土粒首先被截留，使透水性增大。同时，这部分较粗粒层将阻止其后面的细土粒继续被水流带走，而且越往后细土粒被流失的可能性越小，于是就在土工织物的右侧形成一个从左往右颗粒逐渐变细的“天然反滤层”。该层发挥着保护土体的作用。可见土工织物的存在只是起了促成天然反滤层形成的“催化”作用。,1排水体；2土工织物；3“天然”反滤层；4原土体,概述,概述,2.排水作用堤坝工程中降低浸润线位置，以减小渗流力；挡墙背面排水，以消减水压力，提高墙体稳定性；土坡排水，减小孔隙压力，防止土坡失稳；软土地基排水，以加速土固结，提高地基承载力等等。,概述,3.隔离作用指在两种物理力学性质不同的材料之间铺设土工合成材料，使它们不互相混杂。在水利工程中，经常遇到的是水流从土体中通过，有时要穿越颗粒粗细不同的土层，或从土体中流出。因此，应用于隔离的材料除要求有一定的强度外，还需要有足够的透水性，让水流畅通，避免引起过高的孔隙水压力；有足够的保土性，防止形成土骨架的土粒流失，保证土体稳定性；,概述,4.防渗作用防渗是防止流体渗透流失的作用，也包括防止气体的挥发扩散。,概述,5.防护作用举例：土工模袋是由两层编织型土工织物缝成的四周封闭的袋体，放于被保护岸坡上，并往其中浇注混凝土或砂浆，凝固成硬块体护坡。泡沫塑料板块泡沫塑料板块是由聚苯乙烯块锯成的薄板，其导热系数为土的1/31/4，具有保温性，放于混凝土板护面或土面上，可达到防止土体冻害的目的,概述,6.加筋作用土体受压时，其破坏与否与土的侧向变形大小有关，允许的侧向变形愈小，它能承受的压力将愈高，所以，要提高土的承受能力，可以从设法减小其侧向扩张着手。加筋土正是利用了这一原理。在土体中的一定部位铺设水平方向的加筋材料，将土压实后，土与加筋材密切结合成一复合土体(加筋土)，当在复合土体的表面施加荷载，由于加筋材与周围土之间有较大的摩阻力(有时尚有咬合力)，限制了土的侧向变形，相当于在土体侧面上施加了约束力。从上面的道理可知，这种复合土体的承压能力理所当然地得到提高。,概述,6.加筋作用加固土坡和堤坝a.可使边坡变陡，节省占地面积b.防止滑动圆弧通过路堤和地基土c.防止路堤下因承载力不足而破坏d.跨越可能的沉降区等,（2）加固地基软土地基上加荷后可能会产生蠕变，对铺设土周围的地基土会引起侧向隆起。土工合成材料可承受拉里和土的摩擦作用，阻止了地基土的侧向挤出，从而减少了变形和增大了地基稳定性。,概述,概述,（3）用于加筋土挡墙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，对临时的挡墙，可知用土工合成材料包裹着砂来填筑。对于长期使用的挡墙，往往都采用混凝土面板。,加筋土挡墙系由填土、在填土中布置一定量的拉筋以及直立的墙面板三部分组成一个整体的复合结构。1965年法国普拉聂尔斯成功建成了世界第一座加筋土挡墙。1979年我国云南田坝矿区贮煤场修建了加筋土挡墙。加筋土挡墙的优点：（1）充分利用材料性能，特别是土与拉筋的共同作用，使挡土墙结构轻型化；构件全部预制，实现了工厂化生产。（2）面板的型式可根据需要，拼装完成后造型美观，适合城市道路的支挡工程。（3）构件较轻，施工简便（4）墙面垂直，节省占地面积，减少土方量，无噪音（5）工程造价较低。加筋挡墙面板薄，基础尺寸小。,（6）适应性好，具有柔性结构的性能，可承受较大的地基变形，适用于软土地基；（7）整体性较好，在地震波作用下，较其他类型的挡土结构稳定性强，具有良好的抗震作用。加筋土挡墙的破坏机理整体稳定性取决于加筋土挡墙的内部和外部的稳定性。,2设计计算,1.加筋土挡墙的型式,可是用于道路工程中的路肩式和路堤式挡墙。,2设计计算,2.加筋土挡墙的设计分类,主要有两种：刚式筋式和柔性筋式,根据拉筋不同的配置方法，可分为单面加筋土挡墙、双面分离式加筋土挡墙、双面交错式加筋土挡墙以及台阶式加筋土挡墙。,2设计计算,刚式筋式：用抗拉模量高、延伸率低的土工格栅或加筋土工带作为筋材柔性筋式：以织造土工织物等中等拉伸，模量材料作为筋材,2设计计算,应具有较高的强度，受力后变形小，能与填土产生足够的摩擦力，抗腐蚀性好；加工、接长和面板的连接简单。国内一般使用钢带、钢筋混凝土带、聚丙烯土工带等材料作为拉筋。高速公路和一级公路的加筋土工程应采用钢带或钢筋混凝土带。一般应水平布设并垂直于面板，当一个结点有两条以上拉筋时，应扇状分开。当相邻相邻墙面的内摩擦较小于90时，宜将不能垂直布设的拉筋逐渐斜放，必要时在角隅处增设加强拉筋。,4.加筋土挡墙的拉筋,5.加筋土挡墙的填土,2设计计算,加筋土挡墙内填土一般应具有易压实、能与拉筋产生足够的摩擦力、满足化学和电化学标准以及水稳定性好的要求。一般要求填土的塑性指数小于6，内摩擦角大于34度，小于0.015mm的细颗粒重量少于15。应优先采用有一定级配的砾类土或砂类土；也可采用碎石土、黄土、中低液限粘性土及满足质