土工合成材料在土工技术中的应用

点击数：67012016-03-07 19:22:59　来源: HUATIHUI中国·官方网站-华体会中国门户入口

1．加筋土坡
土坡中加入土工合成材料(土工格栅或土工织物)可以将土坡填筑得更陡一些。就加筋功能而言，同针刺土工织物相比，土工格栅和有纺土工织物可以在较小的应变下发挥作用。针刺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。因而，土工合成材料在加筋(低透水性土)土坡中的最新进展是
(1)针刺土工织物与土工格栅叠合铺设，具有加筋和排水功能；或
针刺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；或
(2)土工合成材料作为土坡内排水系统(竖向和水平向)和土工格栅结合；或
土工合成材料作为土坡内排水系统(竖向和水平向)和有纺土工织物结合。
土工合成材料在加筋(低透水性土)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。
Nettleton等1998年对以上概念进行了描述，目前正处于早期的研究和试验应用阶段。
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。加筋可以是土工织物，但更多的是使用土工格栅。近10年的主要进展是在墙面系统上的不断改进，包括：
土工合成材料包绕墙面系统；
木制墙面系统； 焊接丝网墙面系统；
堆叠筐笼墙面系统； 预制混凝土板(全高)墙面系统；
现浇混凝土面板墙面系统； 预制混凝土(分单元)墙面系统；
标准混凝土块(现称分块挡土墙)(SRWS)墙面系统。
在以上所有的墙面系统中，分块加筋土挡墙的墙面一般采用干砌方式。经常会产生新型的面块、面块的新型细部设计和新型锚固方式。这种墙型现多用于较高的挡墙(达15米)，以承受较大的超载(如铁路)，或者加筋土挡墙面向水流(如小溪、河流等)。这种挡墙在地震区也表现出良好的性能。
最有意义的是SRWS的新型面板块上设有向上的槽口，填土后，可以种植当地的植物。如果气候适宜，这种“活墙”可以遮挡干砌面板。
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[2]。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。
3．土堤地基加筋
20世纪70年代，美国工程师兵团采用高强土工织物加固土堤地基。其最终目的是减少软土地基上土堤的沉降。荷兰也是将该技术用于大面积填土的较早采用者之一。
目前的进展是在土堤和地基之间设置加筋以减少不均匀沉降。如果土堤需要跨过地基中的孔洞，就所涉及的加筋抗拉强度而言，导致不均匀沉降的地基中孔洞的最大尺寸是最为关键的。
土工合成材料作为土堤地基加筋的应用前景是寻找现场安装预应力加筋的方法。如果取得成功，经过应力松弛，该预应力可以减少变位的发生。
4．混凝土坝防渗
许多已建成的混凝土坝存在严重的缺陷。除了剥落和裸露钢筋外，工程上最为关心的缺陷是结构渗漏的增加。现行的方法是放空水库后，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。设置土工网格的目的是收集渗过土工膜的水。土工膜用于该目的已有15年。据报道，它最早用于意大利，目前在全世界得到普遍的采用。
这方面的最新进展是粘贴区域的处理。例如，在不放空水库或部分放空水库的情况下，由潜水员完成粘贴。在土工膜下面设置气泡系统，以防水库上游面的冰将土工膜刺坏。
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。
5．土坝防渗
土工膜以及土工合成材料和粘性土形成的衬砌(GCL)，已被用在土坝或土坝的上游面作为防渗体。土工膜应妥善防护，防止刺破，并妥善锚固。
最新的发展是将该项技术用于碾压混凝土坝。在这种情况下，土工膜及铺于土工膜下面的土工织物在工厂被粘贴在混凝土板上。在现场，随混凝土坝升高，逐步进行安装。在现场，用土工膜条带对这种板进行粘贴。该项技术有效地减少了水平渗漏。
将来的可能是将土工膜用于已建成的土坝的防渗处理上。利用膨润土泥浆护壁，在土坝内挖槽(如有必要，该槽应深入坝基)。土工膜置于槽的上游面。应小心地选择用于置换膨润土泥浆的回填土，使回填土本身能形成防渗层。
6．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，与针刺的、较厚的无纺土工织物一起，将水导人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。因此，现在的进展集中在施工方法的改进上。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心的问题。