土工合成材料的工程應(yīng)用
前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇土工合成材料的工程應(yīng)用范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。
土工合成材料的工程應(yīng)用范文第1篇
中圖分類號TV5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2013）92-0181-02
1 土工合成材料簡介
土工合成材料是以合成纖維、塑料、合成橡膠等聚合物以及玻璃纖維為原料制成的產(chǎn)品，具有防滲、過濾、排水、防護(hù)、隔離、加筋和加固等多種功能。自問世以來，發(fā)展非常迅速。經(jīng)工程實踐證明，將土工合成材料放在各土體之間，可以起到很好的加強(qiáng)土體的作用，在公路、鐵路、水利等工程建設(shè)中得到了很好的應(yīng)用。其類型主要有：土工織物，土工薄膜，復(fù)合土工織物及復(fù)合土工薄膜等。目前在水利工程中大量使用的土工合成材料大多是土工織物、土工膜、土工復(fù)合材料等，
2 水利工程中土工合成材料的應(yīng)用
2.1防滲作用
渠道防滲常采用復(fù)合土工膜進(jìn)行渠道防滲襯砌，防滲是防止流體滲透流失的作用。在水利工程中需要進(jìn)行大量蓄水以及引水等水利工程建設(shè)，這些建筑施工中如何進(jìn)行防滲處理一直是施工中國的難點所在。土工合成材料出現(xiàn)以來，我們發(fā)現(xiàn)其具有良好的防滲效果，可以用來進(jìn)行水利工程建筑的防滲處理。土工合成材料的防滲效果取決于其物理力學(xué)指標(biāo)，土木合成材料大多由弱透水材料構(gòu)成，主要是土工膜和復(fù)合土工膜。二者的物理特性在于防止氣體揮發(fā)和建筑物滲水。一般而言，土木合成材料的防滲處理大多應(yīng)用在土石壩上游壩面防滲，做法是將水庫中水放凈，然后在混凝土壩的上游粘貼土工膜，為了對土工膜進(jìn)行穩(wěn)固，還要設(shè)置一些鋼槽來夾住土工膜。隨著施工技術(shù)的不斷改進(jìn)和提高，現(xiàn)在已經(jīng)對該工藝進(jìn)行改進(jìn)了，利用一些土木網(wǎng)格，用來粘貼土工膜，這樣即使水滲過土工膜，也會被土木網(wǎng)格所收集，進(jìn)一步加強(qiáng)了土木合成材料的防滲作用。當(dāng)然，這只是土木合成材料防滲的一個方面，還可以將其應(yīng)用于漿砌石壩或碾壓混凝土壩的上游壩面防滲以及渠道防滲等。
2.2防護(hù)作用
水利建設(shè)中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)堤坡和岸坡被破壞的現(xiàn)象，對水利設(shè)施的安全帶來巨大隱患，這些破壞行為的發(fā)生有大自然的破壞作用，也有人類經(jīng)濟(jì)活動帶來的損害。為了加強(qiáng)堤坡和岸坡的保護(hù)，一直以來，我們采用各種辦法，例如可以建設(shè)岸坡防護(hù)，通過岸坡防護(hù)來緩解水流的沖刷和破壞，還可以采用柴排、石籠、或打樁護(hù)坡等方法來進(jìn)行保護(hù)。但從實踐來看，效果并不十分明顯，這些防護(hù)措施持久性差，經(jīng)常需要維護(hù)和更新，不僅造成工程維護(hù)成本大幅增加，也不利于保護(hù)效果。為此，我們可以利用土工合成材料的優(yōu)勢，來進(jìn)行堤坡和岸坡保護(hù)。做法很簡單，就是在在被保護(hù)的土面上覆一層土工織物，為了防止土工織物發(fā)生移動，可以找一些重物壓在上面，由于土工織物有良好反濾性能，因此可以有效的防止水流沖刷對堤坡和岸坡的破壞作用，這種方法不僅簡單易行，而且造價便宜，也不需要進(jìn)場進(jìn)行維修和維護(hù)，是一種理想的施工措施。
2.3排水作用
土工材料不僅具有防滲、隔離以及防護(hù)作用，還有利于水利建筑物的排水，利用土工材料可以在建筑物的土體中形成一條通道，土體中的水流可以沿著這條通道流到外面去，這種排水作用主要用于土壩內(nèi)部垂直或水平排水、土壩或土堤中的防滲土工膜后面或混凝土護(hù)面下部的排水。
3 水利工程中土工合成材料的鋪設(shè)施工
防滲土工合成材料因鋪設(shè)結(jié)構(gòu)形式的不同，其施工工藝和鋪設(shè)技術(shù)也不盡相同。例如斜墻上土工合成材料的鋪設(shè)：1）土工合成材料鋪設(shè)前，應(yīng)按施工圖紙要求完成支持層施工，土工膜鋪設(shè)前先進(jìn)行下墊層施工，支持層應(yīng)碾壓密實，坡面平整；2）開挖基礎(chǔ)錨固槽和坡面防滑槽，其斷面尺寸應(yīng)符合施工圖紙的規(guī)定；3）對基礎(chǔ)錨固槽、坡面防滑槽和壩坡坡面進(jìn)行清理和驗收后，由上向下滾鋪卷材，鋪設(shè)應(yīng)平順，松緊適度，預(yù)留大約 1%的余幅，以免受拉破壞；4）鋪設(shè)過程中，作業(yè)人員不得穿硬底皮鞋及帶釘鞋。不準(zhǔn)在土工合成材料上卸放護(hù)坡塊體，不準(zhǔn)用帶尖頭的撬動工具，不準(zhǔn)進(jìn)行可能引起土工合成材料損壞的施工作業(yè)；5）土工合成材料與基礎(chǔ)及支持層之間應(yīng)壓平貼緊，避免架空。對易產(chǎn)生架空現(xiàn)象的壩面馬道部位可設(shè)置水平槽。
再例如心墻土工合成材料鋪設(shè)：1）中央防滲的土工膜和復(fù)合土工膜應(yīng)和壩體填筑同時進(jìn)行，按“之”字形鋪設(shè)。其具體折皺高度和折皺角度應(yīng)滿足施工圖紙要求；2）若沿壩軸線方向設(shè)有伸縮節(jié)、并采用單一土工隔膜時，應(yīng)在隔膜兩側(cè)加細(xì)顆粒料或加土工織物；3）回填兩側(cè)砂礫石料時，得用振動碾壓。在距土工膜50cm～100cm范圍內(nèi)只能用小型設(shè)備壓實。
土工膜與周邊連接施工時，土工膜應(yīng)通過錨固槽與河床或岸坡的不透水基巖緊密連接，頂部應(yīng)錨固于防浪墻的混凝土中，以形成整體防滲。其錨固長度應(yīng)符合施工圖紙的要求；2）土工膜與周邊的連接形式應(yīng)符合施工圖紙的要求。土工膜與下部混凝土防滲墻連接時，土工膜應(yīng)直接埋入防滲墻混凝土內(nèi)。與岸坡基巖或混凝土建筑物連接，可直接錨在基巖或混凝土面上，或埋入混凝土齒墻內(nèi)，并同時在岸坡附近設(shè)伸縮節(jié)。當(dāng)土工膜用于斜墻防滲時，應(yīng)在鋪設(shè)好的土工膜上進(jìn)行保護(hù)層施工。保護(hù)層的形式應(yīng)符合施工圖紙的要求。混凝土或石料的保護(hù)層鋪設(shè)應(yīng)處理好基礎(chǔ)，保證保護(hù)層不會滑動；土料保護(hù)層、應(yīng)自下而上分層填筑，鋪料厚度和壓實干密度應(yīng)滿足施工圖紙的要求。每層土工合成材料被回填覆蓋前，承包人應(yīng)會同監(jiān)理人按工程隱蔽部位的驗收要求，對土工合成材料防滲體施工質(zhì)量進(jìn)行以下項目的檢驗和驗收：1）每層土工合成材料被覆蓋前，采用目測或用真空法、充氣法檢查有無漏接，接縫燙損和折皺等缺陷；2）進(jìn)行拉伸強(qiáng)度試驗，要求接縫處強(qiáng)度不低于母材的80%，且試件斷裂不得在接縫處，防止接縫不合格。
總的來講，水利工程中廣泛的應(yīng)用著土工合成材料，今后我們要在工程實踐中，不斷摸索和探討土工合成材料使用方式和手段，將土木合成材料的作用發(fā)揮到最大。
參考文獻(xiàn)
土工合成材料的工程應(yīng)用范文第2篇
關(guān)鍵詞：土工合成材料；灰?guī)欤粦?yīng)用
0 前言
土工合成材料是一種新型的建筑材料，由于其具有質(zhì)量輕、施工簡易、運輸方便、料源豐富等優(yōu)點，自問世以來，發(fā)展非常迅速，尤其是近二三十年在全世界范圍內(nèi)得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益，國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用在水利、交通、電力、堤壩、防止沙漠化和水土保持等工程建設(shè)中，其中我國電力能源系統(tǒng)新建電廠粉煤庫90％以上采用土工合成材料修建灰?guī)斓蹋?0％的老灰?guī)炀S修和擴(kuò)建也均采用了土工合成材料。
1 土工合成材料在黃石火電廠灰?guī)旒痈咦訅喂こ讨械膽?yīng)用
用于儲存火電廠粉煤灰的地方稱為灰?guī)欤湎鄳?yīng)擋灰的建筑物稱為灰壩。在火電廠運行過程中，灰?guī)鞂⒅饾u被粉煤灰填滿，因此，許多電廠在原來灰壩上加筑子壩，從而提高了灰?guī)斓膸烊荩娱L灰?guī)斓氖褂脡勖：秉S石火電廠分別對其所屬的筲箕窩灰?guī)旌桶偕碁┗規(guī)爝M(jìn)行了加高子壩的工程。在這兩項工程中，均采用了土工合成材料，下面具體介紹一下土工合成材料在這兩項工程中的應(yīng)用和施工。
1.1 筲箕窩灰?guī)旒痈咦訅喂こ?/p>
1.1.1工程情況。該工程由1號、2號兩座土石代料子壩，兩座排水豎井組成。加高子壩高6m，由混合代料經(jīng)分層填筑碾壓而成。在壩體的排水盲溝、壩基以及迎灰面均鋪設(shè)有400g/m2的無紡?fù)凉げ迹灿?8550m2。
壩底排水盲溝尺寸為50cm×50cm，溝中充填瓜米石。為保證排水盲溝的反濾排水，在溝底三個側(cè)面均鋪設(shè)無紡?fù)凉げ肌Ｓ捎诘鼗欠勖夯遥瑸榉乐節(jié)B透破壞，故沿整個壩基也鋪設(shè)了無紡?fù)凉げ迹逊勖夯遗c上部填筑代料隔離開來，同時又增強(qiáng)了地基承載能力。壩體迎灰面鋪設(shè)的無紡?fù)凉げ贾饕鸬椒礊V排水的作用，以防止粘土鋪蓋和粉煤灰中細(xì)小顆粒進(jìn)入到后部代料區(qū)。
1.1.2無紡?fù)凉げ际┕ぁＴ谑┕ぶ校瑹o紡?fù)凉げ嫉匿佋O(shè)采用人工操作，設(shè)專人負(fù)責(zé)。具體方法是：在碾壓平整后的壩基面和壩坡面上，垂直壩軸線方向鋪設(shè)，鋪設(shè)過程中采用撤退式方法鋪設(shè)。垂直壩軸線方向上的土工布必須是整塊，不允許連接。平行壩軸線方向允許土工布連接，連接采用專用縫合機(jī)和滌綸線雙線縫接，為保證整體性，搭接長度大于10cm。土工布和岸邊基巖結(jié)合處考慮沉陷引起的張拉現(xiàn)象，各邊應(yīng)留0.5m左右的余量，可供伸縮變形，以杜絕漏灰問題的發(fā)生。
1.2 百沙灘灰?guī)旒痈咦訅喂こ?/p>
1.2.1工程情況。該工程為一長約1300m、高1m的子壩。子壩直接修筑在原灰壩上，一面擋灰，一面擋水，采用“HEC”固化粉煤灰分層填筑、碾壓而成。在該工程中，為防止加高子壩與老壩結(jié)合面的滲透破壞，在壩身內(nèi)部加設(shè)一道垂直的土工膜，土工膜在老壩和子壩中各插入25cm。選用土工膜為“F-5”型（580g/m2），其物理力學(xué)指標(biāo)為：抗拉強(qiáng)度19KN/m，延伸率53.6％，CBR頂破強(qiáng)度3.41KN，垂直滲透系數(shù)4.76×10-13cm/s。
1.2.2土工膜施工。在鋪設(shè)垂直防滲土工膜時，設(shè)計深度應(yīng)深入老壩內(nèi)0.25m。先由人工在老壩壩面開挖10cm×25cm的槽縫，然后將土工膜垂直放入槽內(nèi)，鋪完塑的溝槽采用粘土漿充填。每兩塊土工膜之間采用搭接，搭接長度30cm，待搭接部位洗凈擦干后采用自走式熱熔雙縫焊機(jī)焊接。局部破損的土工膜補(bǔ)漏，采用PVC膠合劑粘接，粘接寬度不小于15cm，要求粘貼牢固、均勻、可靠。土工膜槽口外漏段，應(yīng)敷土加以保護(hù)，避免陽光直接照射。
上述兩工程由于采用了土工合成材料，簡化了設(shè)計和施工程序，一定程度上為工程的順利完工創(chuàng)造了有利條件。工程投入正常使用一年后，經(jīng)實地復(fù)檢表明兩座灰壩均運行正常，沒有出現(xiàn)滲透破壞現(xiàn)象，這說明土工合成材料在灰壩工程中的運用是成功的。
2 結(jié)束語
土工合成材料作為一種全新的工程材料應(yīng)用時間不長，經(jīng)驗不足，目前還存在一些問題，如測試設(shè)備的升級滯后于該材料在工程中的應(yīng)用，部分類型材料易老化以及該材料價格過高，提高了工程造價等，這些都限制了它的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。但我們相信，隨著土工合成材料研究工作的深入，隨著生產(chǎn)的批量化和生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)，更重要的是人們對這種材料優(yōu)良技術(shù)性能的進(jìn)一步認(rèn)識，土工合成材料在工程實際中，特別是灰?guī)旃こ讨袝玫皆絹碓綇V泛的運用。
參考文獻(xiàn)：
土工合成材料的工程應(yīng)用范文第3篇
關(guān)鍵詞：舊路；加寬；穩(wěn)定性；土工格柵
一、公路工程發(fā)展中的應(yīng)用現(xiàn)狀
隨著我國公路建設(shè)事業(yè)迅速發(fā)展，公路的交通量迅速增長，特別是近年來超載愈演愈烈，加速了道路病害的產(chǎn)生，大大縮短了維修養(yǎng)護(hù)的間隔時間。一些早期修建的公路已經(jīng)越來越不能滿足日益增長的交通量的需要，除了新建一些公路以滿足日益增長的交通量需求外，對一些舊路的改擴(kuò)建也勢在必行。舊路的改擴(kuò)建就是在原路基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改造，加寬舊路路基和提高道路等級的一種技術(shù)措施。這些舊路的改擴(kuò)建，充分利用了原有路基，既少占了公路建設(shè)用地，又滿足了社會發(fā)展的需要。舊路路基加寬工程最大的技術(shù)難題 是解決新舊路基不均勻沉降問題。如何防止新老路基的縱、橫向不均勻沉降和裂縫，成為確保工程質(zhì)量的重點和關(guān)鍵。
二、 國內(nèi)外舊路加寬綜合處治技術(shù)綜述
在城市道路加寬改造工程中，最重要的技術(shù)問題就是既有路基于拓寬路基之間的綜合處治。包括：綜合考慮加寬路基的穩(wěn)定性、新舊路基間的整體性、路基沉降、路堤自身的壓縮變形、路基土的塑性累計變形等造成的不均勻沉降，以及新舊路基間的剛度差異等對路面結(jié)構(gòu)的影響等。土工合成材料由于具有特殊的物理力學(xué)特性而在舊路加寬綜合工程中發(fā)揮著極其重要的作用。
引起舊路拓寬工程出現(xiàn)病害的原因是多方面的。其中，新舊路基之間的不良結(jié)合和不均勻變形時最根本的原因，也是路基拓寬工程中的主要控制因素。因此，在舊路拓寬工程中補(bǔ)習(xí)采取切實有效地工程技術(shù)措施，減小地基的不均勻沉降，保證新舊路基的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性，加強(qiáng)新舊路基結(jié)合部的處治措施，減少拓寬工程路基的病害發(fā)生。通常可采用軟弱地基處理、基底清淤換填、舊路路堤臺階開挖、土工合成材料加筋墊層和加筋土路堤、土工織物防滲和排水、改良土高強(qiáng)路堤和輕質(zhì)路堤、鋪設(shè)土工合成材料防裂層或增大加鋪厚度等工程技術(shù)措施。
三、工程簡介
本工程為港城大道道路改造工程項目1標(biāo)，工程全長5565m，起終點樁號為K1+056~K6+800。本工程不包含東金路立交橋梁（K3+261~K3+849）,但包括橋下8m輔路及人行道和設(shè)施帶。道路紅線寬度為80m，路基主線寬度為56m、中間8m分隔帶、兩側(cè)設(shè)置雙向十車道路面（寬度為20m）、道路兩側(cè)為3m人行道。其中工程起點經(jīng)一路K1+056~東金路K3+580和楊北公路K5+600至終點津漢支線K6+800兩段為舊路加寬段。
四、土工合成材料在舊路改造中的應(yīng)用
在舊路加寬工程中，常用的土工合成材料就是土工格柵。土工格柵對土的加固機(jī)理在于格柵與土之間的相互作用。在新舊路基結(jié)合部采用土工格柵可有效地預(yù)防差異沉降的產(chǎn)生，這是因為：第一，由于土工格柵與土接觸面的的摩擦作用，降低了加寬處土的垂直應(yīng)力，使土體承載能力得以提高，減少了不均勻沉降；第二，土工格柵對土有鎖定作用，由于土工格柵網(wǎng)眼的存在，制約了路基中顆粒材料的橫向移動，形成良好的嵌鎖作用，使土體具有較好的整體抗剪能力。；第三，由于水平鋪設(shè)的土工格柵具有彈性，在反復(fù)荷載作用下，不會產(chǎn)生變形的積累；第四，土工格柵具有一定的張力和延展性，能使路基與土工格柵形成一個連續(xù)柔性整體結(jié)構(gòu)。
土工格柵的鋪設(shè)：土工格柵的鋪設(shè)采用橫向鋪設(shè)，關(guān)鍵是保證其連續(xù)性，不出現(xiàn)斷裂、彎扭折皺、松弛，但又要避免過量拉伸。材料應(yīng)堆放在陰涼處，嚴(yán)禁暴曬和雨林，以免其性能老化。軟基處理段與未處理段的交界處設(shè)置過渡銜接，并保證必要的搭接長度。在路槽縱向鋪設(shè)跨施工縫的土工格柵，加強(qiáng)新舊路基的橫向聯(lián)系，減少裂縫反射。本工程路基加寬開蹬搭茬采用鋼塑復(fù)合凸結(jié)點雙向土工格柵網(wǎng).
1.主要性能要求如下:
縱向抗拉強(qiáng)度： ≥50KN
橫向抗拉強(qiáng)度： ≥50KN
伸長率： ≤3%
結(jié)點剝離力： ≥400KN
網(wǎng)眼尺寸不大于10cm
同時，為盡量減少搭接工程數(shù)量，鋼塑雙向土工格柵幅寬應(yīng)不小于4.0m。
2.本工程加寬路基接縫工藝處理如下：
（1）自舊路瀝青路面邊緣向下按1：:0.3的坡度切坡，將該坡度線以外，凡居新建路基底面標(biāo)高以上部分的舊路及邊坡全部挖除
（2）清除舊路邊坡壓實度不足部分，在堅實的舊路基邊坡上開挖臺階，臺階寬度不小于1m，高度不大于3層（60cm）壓實的總厚度；每個臺階上的第一層，填石灰含量為6%的石灰土，其寬度應(yīng)覆蓋臺階全寬并搭在新填路基上2cm。
（3）每3層頂部鋪一層2米寬土工格柵，待施工到道胎位置，上預(yù)壓土預(yù)壓3個月后卸載，再整體全斷面鋪設(shè)鋼塑復(fù)合凸結(jié)點雙向土工格柵；
（4）土工格柵的鋪設(shè)采用橫向鋪設(shè)，垂直與路堤軸線方向，搭接不小于30cm，用綁絲每隔20cm間距綁牢，保證其連續(xù)性
（5）雙層或多層土工格柵上、下層搭接部位應(yīng)錯開不小于50cm距離。
（6）土工格柵上的第一層填料采用輕型推土機(jī)或前置式裝載機(jī)碾壓，一切車輛、施工機(jī)械只容許沿路堤軸線方向行駛。
3.加寬填筑時注意事項
（1）原路基邊坡填筑前挖臺階時頂面挖成2%~4%的內(nèi)傾斜坡，底部第1級臺階的開挖寬度不得大于1/2的邊坡寬度，開挖后的老路邊坡，應(yīng)及時采取必要的措施，防止雨水沖刷等引起路堤開裂及滑塌，以確保老路堤的穩(wěn)定。
（2）路堤邊坡開挖后，要認(rèn)真檢查橋梁等結(jié)構(gòu)物與路基連接處，若發(fā)現(xiàn)橋頭搭板下有塌空現(xiàn)象，應(yīng)采用級配砂礫回填并灌漿加固措施處理，待充分密實后再進(jìn)行拼寬填筑。
（3）認(rèn)真清理加寬斷面的原地面，若下面有砂礫墊層，則應(yīng)按設(shè)計要求認(rèn)真整平和壓實。
（4）老路邊坡的開挖和填筑應(yīng)沿縱向分段推進(jìn)，老路堤邊坡開挖必須隨挖隨填，挖一層，填一層。
（5）土工格柵鋪設(shè)后應(yīng)及時填筑填料，避免受陽光過長時間暴曬，間隔時間不應(yīng)超過48小時。
（6）土工格柵下承層應(yīng)平整，鋪設(shè)時應(yīng)拉直、平順、繃緊、緊貼下承層，不得扭轉(zhuǎn)、褶皺。
土工合成材料的工程應(yīng)用范文第4篇
關(guān)鍵詞：加筋；土工合成材料；使用
中圖分類號： TU472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
加筋類土工合成材料是在土體中與周圍的物質(zhì)相接觸的，因此，有一些特殊的破壞形式也是與它們之間的相互作用機(jī)理相關(guān)的。也就是說，土工合成材料是與三維結(jié)構(gòu)相結(jié)合的，許多使用了土工合成材料的結(jié)構(gòu)物的破壞形式是由于二維土工合成材料和三維結(jié)構(gòu)物之間的相互作用引起的。如果加筋材料不能起到其應(yīng)有的加筋功能，那么其事故的結(jié)構(gòu)形式基本與土的結(jié)構(gòu)破壞形式相同。
1、加筋土坡表層的不穩(wěn)定性
這是加筋墊層間分離作用的一個跡象。也就是發(fā)生在土工合成材料加筋層之間的加筋土坡層的局部不穩(wěn)定性。在加筋土結(jié)構(gòu)中，這里可能是加筋材料沒有對土的特性產(chǎn)生影響的部位，平面加筋筋材對土體的影響部位與立體加筋筋材相比，立體加筋筋材對土體的影響部位要大的多，就是說對被加筋的土體的失穩(wěn)控制要強(qiáng)有力的多。相對于平面加筋筋材來講，在土體中沒有加筋的大部分區(qū)域，土的特性并沒有因加筋材料的加筋作用而改變。所以，在這些部位，所表現(xiàn)出來的仍是沒有加筋土的破壞形式。例：尤其是在高填方領(lǐng)域，隨著填土高度的增加，土體的失穩(wěn)破壞就會增大，平面筋材在一定填土高度內(nèi)是安全的，但隨著填土高度的增加，筋材與土體累計接觸面在被加筋土體中越來越小，因此隨著填土高度的增加，使用平面筋材加筋的風(fēng)險系數(shù)增大，這種高填方使用筋材加筋路堤的破壞，近年來在逐漸增加。例廣東的汕梅高速公路西關(guān)坳高邊坡93米，是廣東高速公路最高邊坡，雖然采用了加筋處理，但仍然在施工后期發(fā)生開裂，差一點造成重大質(zhì)量事故。同時，在選擇筋材時，也要考慮當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)情況，如果屬于松散、黏結(jié)強(qiáng)度不高的粉性土質(zhì)，應(yīng)考慮采用立面的加筋筋材會更安全、可靠。
以上的這個例子顯示，使用加筋材料的工程師應(yīng)依據(jù)每個工程的特定巖土及修筑方案的情況，詳細(xì)考慮在巖土工程中熟知的影響土坡及土體穩(wěn)定性的力。這些力在任何時候、任何部位都需被考慮并賦予一定的安全系數(shù)值。在一些較為特殊的修筑領(lǐng)域，對加筋材料的選擇上，應(yīng)考慮與土體結(jié)合更為緊密、更為廣泛的立體加筋材料—土工格室。
2、土體與加筋材料拉伸的相互作用
當(dāng)加筋材料應(yīng)用于土體加筋時，它將受到一個拉力的作用，這個拉力的產(chǎn)生是由于土體發(fā)生了位移，這將引起土工合成材料加筋土結(jié)構(gòu)的變形。這個變形可能影響其使用的可靠性，進(jìn)而應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)的破壞。
這個例子顯示需要考慮的相關(guān)因素，一是土工合成材料加筋時施工預(yù)拉是減小土體和結(jié)構(gòu)物變形需要的一個施工途徑；二是在選擇加筋材料時，對材料自身的變形性及變形時相對應(yīng)的材料強(qiáng)度要考慮進(jìn)去，也就是說對于在土體中使用的加筋材料，其關(guān)鍵指標(biāo)一是筋材的延伸率，如果材料的延伸率過大，加筋將失去意義，在土體靜荷載與動荷載的壓應(yīng)力下，如果使用的筋材延伸率大，土體的變形就會大，并且宜在長期的荷載作用下，產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象，所謂蠕變就是指筋材在不斷的應(yīng)力作用下，逐步被拉伸變形，雖然筋材本身沒有發(fā)生斷裂，但被無限（這里的無限是相對于巖土工程中土體允許變形量而言的）拉長的筋材就失去了對土體加筋、控制的意義。對于筋材第二個關(guān)鍵的指標(biāo)就是使用的筋材強(qiáng)度指標(biāo)。筋材在土體中承受應(yīng)力水平的高低，與筋材的強(qiáng)度指標(biāo)形成正比關(guān)系，筋材的強(qiáng)度越高，對土體的加筋效果會越好，當(dāng)然這種強(qiáng)度指標(biāo)也不是無限大就好。因為還要考慮筋材與土體結(jié)合的緊密程度（摩阻系數(shù)與抗拉拔系數(shù)）。如果筋材的強(qiáng)度指標(biāo)過低，筋材在應(yīng)力的作用下，就會被拉斷。因此對于應(yīng)用于土體中的加筋材料來講，延伸率的指標(biāo)與強(qiáng)度指標(biāo)缺一不可，延伸率高，土體易發(fā)生過量的變形，加筋失去意義，強(qiáng)度值低，筋材可能會被拉斷。依據(jù)國內(nèi)及國際土工加筋材料的發(fā)展及使用經(jīng)驗，例：目前在國內(nèi)巖土工程中大量使用土工格柵中的雙拉格柵及單拉格柵，在國標(biāo)及部頒標(biāo)準(zhǔn)中，對它們的延伸率指標(biāo)都是有嚴(yán)格要求的，雙拉最大不能超過16%；單拉最大不能超過10%，強(qiáng)度指標(biāo)最小也要大于20kN/m，并且設(shè)計人員在取強(qiáng)度值時，要求的是相對應(yīng)一定延伸率下的強(qiáng)度指標(biāo)，這種可控的指標(biāo)才是巖土工程中有效的強(qiáng)度指標(biāo)。在一般情況下，加筋材料在國內(nèi)取值為10%對應(yīng)內(nèi)的材料強(qiáng)度值。
3、土體與筋材的最低有效長度問題
當(dāng)加筋材料的應(yīng)用領(lǐng)域比較特殊時，如使用于填挖交界、老路拓寬的新舊交界處等特殊領(lǐng)域做加筋處理方案時，筋材在土體中屬于應(yīng)力集中的局部受力情況，此時，不僅要求設(shè)計人員在處理方案的選擇上，不僅要采取傳統(tǒng)的巖土處理方案，比如在交界面開挖一定的臺階，緩解應(yīng)力集中的現(xiàn)象，而且，要采用加筋類的土工材料作需要的滑動驗算。
在土工合成材料加筋路堤的公路行業(yè)規(guī)范中，要求加筋材料伸入到穩(wěn)定土中的錨固長度，不得小于最小錨固長度L m ，最小錨固長度采用下式計算：
L m = TGc Fm / (2σ0ƒGs)
式中L m — 最小錨固長度 （m）
TGc — 土工合成材料抗拉強(qiáng)度 （kN/m）
Fm —— 錨固安全系數(shù)，對無粘性土取Fm = 1.5 ，粘性土取Fm = 2.0 ；
σ0 —— 作用在某層筋材上的上覆壓力（kPa），按自重應(yīng)力計算；
ƒGs — 土與土工合成材料的界面摩擦系數(shù)，其值按ƒGs = 0.9tgφq 取用。
當(dāng)計算的最小錨固長度小于2.0 m時，取為2.0 m 。（注：如果用于臺階處，臺階的寬度最少不能小于2 m 。）
土工材料的鋪設(shè)長度L為滑動面內(nèi)的長度L a與錨固長度L m 之和，即：
L = L a + L m
無論怎樣的加筋方式，在被加筋的土體中，都必須達(dá)到這個有效長度，否則加筋就會失去意義，就會對加筋土工程帶來危害。
4、結(jié)語
土工合成材料的工程應(yīng)用范文第5篇
【關(guān)鍵詞】土木工程；FRP復(fù)合材料；應(yīng)用
中圖分類號： TB33 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
前言
目前由于土建工程的不斷壯大，土建工程中施工技術(shù)水平的提高，尤其FRP復(fù)合材料運用的問題得到了人們的廣泛關(guān)注。雖然我國在此技術(shù)上有所完善和進(jìn)步，但是仍然存在一些問題和不足需要改進(jìn)。在建設(shè)社會主義和諧社會的新時期，進(jìn)一步加強(qiáng)土木工程的FRP復(fù)合材料技術(shù)，保證施工中的安全質(zhì)量，是促進(jìn)土木工程發(fā)展的一個重要環(huán)節(jié)。
二、FRP復(fù)合材料基本性質(zhì)簡介
1、FRP是由多股連續(xù)纖維，如玻璃纖維、碳纖維及阿拉米德纖維等，采用基底材料膠合后，經(jīng)過特制的模具擠壓、拉拔而成型。常見的FRP包括玻璃纖維增強(qiáng)塑料、碳纖維增強(qiáng)塑料和阿拉米德纖維增強(qiáng)塑料等。不同的纖維化學(xué)成分不同，力學(xué)性能也有較大差別，相應(yīng)FRP的力學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)出很大的差異。
2、FRP的主要特點有：
（1）抗拉強(qiáng)度高。三種FRP的抗拉強(qiáng)度均明顯超過了鋼筋，與高強(qiáng)鋼絲差不多，且在達(dá)到抗拉強(qiáng)度之前，幾乎沒有塑性變形產(chǎn)生。
（2）抗腐蝕性和耐久性好。與鋼材相比，F(xiàn)RP均具有很好的抗腐蝕性和耐久性，因而可提高結(jié)構(gòu)使用壽命，尤其用于腐蝕性較大的環(huán)境效果更為顯著。
（3）自重輕，施工方便。FRP密度僅為鋼材的25%左右，這樣，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)中采用FRP時，施工非常方便，可降低勞動力費用。當(dāng)用于舊有結(jié)構(gòu)的維修加固時效果更為明顯。
（4）熱膨脹系數(shù)與混凝土相近。這樣當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，F(xiàn)RP與混凝土協(xié)同工作，兩者間不會產(chǎn)生大的溫度應(yīng)力。
（5）彈性模量小。FRP的彈性模量約為普通鋼筋的25%~70%，這樣，F(xiàn)RP混凝土結(jié)構(gòu)的撓度較大和裂縫開展較寬將不可避免。
（6）抗剪強(qiáng)度低。FRP抗剪強(qiáng)度很低，通常不超過其抗拉強(qiáng)度的10%左右，在將FRP用作預(yù)應(yīng)力筋以及進(jìn)行FRP的材性試驗時，相應(yīng)的錨、夾具需專門研制。
（7）材料較為昂貴。由于FRP的生產(chǎn)制作工藝較復(fù)雜，一般需采用專門的長線擠壓臺座才能完成。
通常，F(xiàn)RP筋中纖維含量為70%~80%，樹脂占20%~30%，纖維含量愈高，F(xiàn)RP強(qiáng)度愈高，但擠壓成型時愈困難。以9mm直徑的FRP為例，其中包含了約12萬根的連續(xù)纖維。
三、FRP在土木工程中的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用
絕大多數(shù)修復(fù)工作包括對由于地震和其他自然災(zāi)害造成的損壞及結(jié)構(gòu)老化的修補(bǔ)組成。由于環(huán)境、設(shè)計不周、建筑質(zhì)量低劣，需要對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，且這種處理方式可以滿足當(dāng)前的設(shè)計與使用要求。因此，近二十年，結(jié)構(gòu)修補(bǔ)與加固在世界范圍內(nèi)引起了極大的關(guān)注。最近試驗和分析研究表明：利用 FRP復(fù)合材料來修復(fù)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)方式更節(jié)省成本、更能縮短時間且更容易施工。
歷史上，復(fù)合材料首先應(yīng)用于鋼筋混凝土（RC）橋梁的彎曲加固，應(yīng)用于鋼筋混凝土（RC）立柱和無鋼筋砌筑墻抗震的加強(qiáng)。
1、關(guān)鍵的材料技術(shù)
（1）高性能FRP復(fù)合材料改性技術(shù)研究FRP復(fù)合材料與土木工程常用建筑鋼材相比具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐久、耐疲勞、易施工與可設(shè)計等諸多優(yōu)點，不同的FRP復(fù)合材料與傳統(tǒng)建筑鋼材相比有不同的特點但也有一定的弱點，如與鋼材相比，其韌性差，破斷延伸率較低(鋼材破斷延伸率約為15.0%一26.0%，而CFRP為1.5% , AFRP為1.5%一2.0% , GFRP為2.5%一3.0%的破斷延伸率)，破壞時沒有屈服臺階.土木結(jié)構(gòu)對材料韌性的基本要求是2.5%一3.0%.所以，CFRP和AFRP的強(qiáng)度高，但韌性差.GFRP可以滿足韌性要求，但模量和強(qiáng)度低，這就使得其在土木工程中的應(yīng)用效果大大降低.因此，如何通過對各有特點的不同纖維材料的復(fù)合改性，使其具有高性能(高強(qiáng)、高模、高耐久性及良好的韌性等)同時又具有低成本、良好的環(huán)境親和性，是影響現(xiàn)有高性能FRP復(fù)合材料在現(xiàn)代土木工程中應(yīng)用的關(guān)鍵材料技術(shù)問題.該問題一旦獲得解決，將會給現(xiàn)代土木工程材料技術(shù)帶來革命性的變革，也會為復(fù)合材料領(lǐng)域帶來一個巨大的潛在市場與更大的發(fā)展機(jī)遇。
（2）高性能FRP復(fù)合材料。關(guān)鍵配套材料和設(shè)備研究開發(fā)由于土木工程用FRP復(fù)合材料形式是多種多樣的，其應(yīng)用環(huán)境、應(yīng)用方法也多種多樣.因此，僅僅解決FRP復(fù)合材料改性技術(shù)，并生產(chǎn)出適合于土木工程應(yīng)用特點的材料還不夠，還必須解決其配套的關(guān)鍵材料與設(shè)備技術(shù)問題.主要包括以下兩方面內(nèi)容:特種粘貼樹脂基體結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料合成技術(shù);高性能FRP復(fù)合材料筋/索錨具及預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備研制.
2、關(guān)鍵的設(shè)計技術(shù)
（1）新的工程力學(xué)分支―復(fù)合材料力學(xué)。由于材料的非勻質(zhì)，由復(fù)合材料制成的板、殼及薄壁桿件的力學(xué)性能不同于傳統(tǒng)材料制成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件.因此基于勻質(zhì)材料的經(jīng)典彈塑性力學(xué)及板殼理論，不適用于分析復(fù)合材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件.最典型的例子是復(fù)合材料可能出現(xiàn)彎拉藕合( Bending Stretching Coupling)、彎翹藕合(Bending-Twisting Coupling)及拉剪藕合(Stretching-Shear Coupling)。
例如，板在平面應(yīng)力作用下會產(chǎn)生平面外彎曲及翹曲.正是這些不同的力學(xué)性能給學(xué)術(shù)界提出挑戰(zhàn)，并產(chǎn)生新的工程力學(xué)分支―復(fù)合材料力學(xué).從70年代開始，在美國國家宇航局(NASA)的資助下，越來越多的工程力學(xué)界學(xué)者轉(zhuǎn)向復(fù)合材料力學(xué)研究，至今已經(jīng)出現(xiàn)許多激動人心的學(xué)術(shù)成果.
（2）設(shè)計參數(shù)的選擇。盡管復(fù)合材料具有如此多的優(yōu)點，但在工業(yè)界中的應(yīng)用還僅限于航天、航空、汽車及造船領(lǐng)域，在土木工程中還鮮有應(yīng)用.限制復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的原因除了采用復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)造價昂貴外，另一個原因是設(shè)計的復(fù)雜性，和傳統(tǒng)材料結(jié)構(gòu)相比，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)非常多.例如，設(shè)計一塊承重板，采用傳統(tǒng)的勻質(zhì)材料，設(shè)計參數(shù)主要有擬選用材料的類型及板的厚度;而采用復(fù)合材料疊合板結(jié)構(gòu)(Laminated Plate)，需要確定的設(shè)計參數(shù)有加強(qiáng)筋的材料類型、基質(zhì)的材料類型、板的厚度薄層板的數(shù)量，各薄層板中纖維方向等.這些設(shè)計參數(shù)必須仔細(xì)選擇，不同的設(shè)計參數(shù)組合可以導(dǎo)致結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的極大差別.
（3）快速有效的優(yōu)化設(shè)計。由于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)造價昂貴，在設(shè)計過程中必須考慮優(yōu)化，以降低結(jié)構(gòu)自重，減少材料用量.而如前所述，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計變量多，優(yōu)化搜尋次數(shù)多，特別是當(dāng)幾何尺寸變量變化時，有限元模型(幾何形狀，網(wǎng)格劃分)必須重新建立，使優(yōu)化設(shè)計成為非常冗長復(fù)雜的過程.因此如何快速有效地進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計成為學(xué)術(shù)研究的重要課題，華僑大學(xué)在這方面作了一些有益的前期工作，一個直接可行的方法就是在詳細(xì)設(shè)計前，進(jìn)行初步設(shè)計，并且采用簡化方法進(jìn)行分析，以避開復(fù)雜的有限元計算.從而，得到較接近優(yōu)化設(shè)計的初步設(shè)計方案，減少詳細(xì)設(shè)計中的優(yōu)化搜尋次數(shù)，因而大大減輕詳細(xì)設(shè)計的工作量和難度。
（4） FRP復(fù)合材料加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計方法。采用FRP復(fù)合材料對已有結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，應(yīng)充分考慮其材料的差異、工藝的差異，以及環(huán)境的影響。
四、FRP復(fù)合材料在土木工程中的展望
FRP復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等多種優(yōu)點,作為結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)材料具有巨大優(yōu)勢。FRP加固技術(shù)在民用建筑、工業(yè)廠房、橋梁以及地鐵隧道等結(jié)構(gòu)加固中都具有非常廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。
我國對FRP加固修復(fù)工程結(jié)構(gòu)技術(shù)的研究和應(yīng)用雖取得了一定成果,筆者認(rèn)為,仍需要在以下方面進(jìn)行深入研究:(1)加固時應(yīng)充分考慮FRP材料的差異、工藝的差異以及環(huán)境等的影響；(2)加強(qiáng)FRP材料及結(jié)構(gòu)耐久性及疲勞性能研究；(3)深入研究FRP的性能,加快FRP材料的國產(chǎn)化進(jìn)程,努力開發(fā)FRP的應(yīng)用潛力；(4)加快FRP加固工程技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的制定等。
五、結(jié)束語
通過對FRP復(fù)合材料及其在土木工程中的應(yīng)用研究的問題分析，進(jìn)一步明確了FRP復(fù)合材料在土木工程中的應(yīng)用方向。因此，在土木工程中的后續(xù)發(fā)展中，要不斷提高FRP復(fù)合材料技術(shù)的研究，促進(jìn)土木工程的進(jìn)一步發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]葉列平，馮鵬 FRP在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用與發(fā)展 土木工程學(xué)報 2006年
