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,土工网,玻纤网,土工垫等类型。
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《SL235—2012土工合成材料规程》直剪试验。本章规定了用土工直剪试验技术土与土工织物或土工膜之间界面阻力的。本章适用于各种土性和状态的土与各种类型的土工织物和土工膜,也适用于这些材料之间;不适用于土工格栅等材料。直剪试验试样制备应按3.2.1条的规定裁剪试样。应按3.3节的规定进行状态调节。每组试样数量应不少于3个,并应标明方向与界面等所需情况。试样尺寸应与剪切盒尺寸相匹配。
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公路的破损,显示着一些工程的质量问题,路面破坏,路基沉降等影响到行车和舒适,同时也影响行驶车辆使用寿命。土工合成材料加筋技术,主要作用是降低路基的整体沉降、降低路基沉降速率、减少不均匀沉降。此法在工程中得到了大量的应用,其主要优点在于施工简便、效果明显、费用也较低,具有良好的性价比。
因此近几年来土工格栅在高速公路的建设中起到广泛应用。高速公路常见病是不均匀沉降,不均匀沉降将会对高速公路产生很大的影响。在运营期间的不均匀沉降轻则影响高速公路的使用性能,重则会产生功能性破坏,尤其在台背回填处、填挖交接处、新老路拼接处、沟塘回填处等地方极易产生不均匀沉降,导致路面破坏严重影响行车舒适及,同时增加路面的维修费用甚至需要对路基进行重新处理。
土工格栅是聚合物材料经过定向拉伸形成的具有开口网格、较高强度的平面网状材料。常用的聚合物有聚丙烯、高密度聚乙烯、玻璃纤维、涤纶、合成纤维等。
以近代人工聚合物为原料的土工织物的早应用实例,是50年代初的荷兰三角洲工程。据估计,用量超过了1000万m2,大大促进了土工合成材料的工程应用。60年代,美国逐渐扩展了采用土工织物修建护坡下的垫层和反滤以及护岸等,并将土工织物铺在沥青路面中以防止路面反射裂缝。土工网于1968 年在日本开始应用,主要用在填土坡,帮助坡缘填土压实,以增大其强度和稳定性。与此同时,土工网也被用在软基上筑堤,以后又发展为在堤底铺设。
非织造土工合成材料技术可能于1967年在美国、法国、英国开始应用,它是一种较厚的聚酯非织造土工织物,作为大坝上游抛石护坡下的反滤层,或作为基土与其上覆盖的粗粒料之间的隔离层。非织造织物的出现为土工织物的应用开辟了较广阔的天地。
80年代后出现了排水带,路堤下用非织造织物作加筋,以及土工织物加筋挡墙等应用实例。我国应用土工合成材料开始较晚,但发展速度很快。目前几乎在各种类型的岩土工程和大量的水利及堤防工程中都得到应用。1974年江苏省江都嘶马用织造型土工织物制成的软体排,结合混凝土块压重,进行长江护岸。稍后江都西闸和湖北省长江堤防也都采用了软体排。非织造土工织物用作反滤料的工程实例更多,云南麦子河水库用得早。80年代中期,非织造土工织物在尾矿坝和灰堤等工程中得到应用。塑料排水带早在80年代初即在天津新港用于加固软基,目前排水带在高速公路和机场工程已应用得十分广泛。混凝土模袋早用于江苏南宫河口岸,80年代末已成功应用于30多项工程。加筋土挡墙已修建不少。近年来我国已能生产土工格栅,其工程需求量很大,预计会大大促进加筋土技术的快速发展。聚苯乙烯板块在我国寒冷地区早已用于工程防冻。近来土工格室、植被土工网垫等新技术也已开始应用。根据不完全统计,迄今我们采用土工合成材料的工程已逾8000项。