土工合成材料性能指標(biāo)的分類

1、土工合成材料性能指標(biāo)的分類土工合成材料被廣泛應(yīng)用于水利和巖土工程的各個(gè)領(lǐng)域。不同的工程對(duì)材料有不同的功能要求，并因此而選擇不同類型和不同品種的土工合成材料。為使土工合成材料在施工期和運(yùn)用期能正常工作，必須有合理的設(shè)計(jì)方法和使用規(guī)范，統(tǒng)一的設(shè)計(jì)指標(biāo)，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。土工合成材料的指標(biāo)一般可分為物理性能指標(biāo)、力學(xué)性能指標(biāo)、水力性能指標(biāo)、土工合成材料與土相互作用指標(biāo)及耐久性指標(biāo)等。下面逐一加以簡(jiǎn)單介紹。（一）物理性能指標(biāo)1 .單位面積質(zhì)量單位面積質(zhì)量，系1平方米土工織物的質(zhì)量，稱為土工織物的基本質(zhì)量，單位為g/m2。它是土工織物的一個(gè)重要指標(biāo)。對(duì)于任何一種系列產(chǎn)品來說，土工織物的單價(jià)與單位面積質(zhì)量大

2、致成正比，其力學(xué)強(qiáng)度隨質(zhì)量增大而提高。因此，在選用產(chǎn)品時(shí)單位面積質(zhì)量是必須考慮的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。2 .厚度指土工織物在2kPa法向壓力下，其頂面與底面之間的距離，單位為mm土工織物厚度隨所作用白法向壓力而變，規(guī)定2kPa壓力表示土工織物在自然狀態(tài)無壓條件下的厚度。由圖1-12可見不同類型土工織物的壓縮量差別很大，其中針刺非織造土工織物的壓縮量最大。因此，當(dāng)考慮非織造土工織物水力特性時(shí)，必須注意到上覆壓力變化使水力特性變化的特點(diǎn)。3 .孔隙率定義為非織造土工織物所含孔隙體積與總體積之比，以百分?jǐn)?shù)（）表示。該指標(biāo)不直接測(cè)定，由單位面積質(zhì)量、密度和厚度計(jì)算得到。土工織物常用原材料的密度為：聚丙烯0.

3、91g/m3,聚乙烯0.940.96g/m3,聚酯1.221.38g/m3,聚酰胺1.051.14g/m3,聚乙烯醇1.261.32g/m3,聚氯乙烯1.39g/m3。孔隙率與厚度有關(guān)，所以孔隙率也隨壓力增大而變小。有時(shí)織造和非織造土工織物的孔徑和滲透系數(shù)很接近，但不能認(rèn)為兩者水力性能相似。非織物土工織物的孔隙率遠(yuǎn)大于織造土工織物，因此其具有更好的反濾和排水性能。針對(duì)土工織物在設(shè)計(jì)和施工中所受荷載性質(zhì)不同，其力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)分為下列幾種：抗拉強(qiáng)度、握持強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、脹破強(qiáng)度、CBR頂破強(qiáng)度、圓球頂破強(qiáng)度、刺破強(qiáng)度等。在前3項(xiàng)試驗(yàn)中，試樣為單向受力，其縱向和橫向強(qiáng)度需分別測(cè)定；而后4項(xiàng)試驗(yàn)中，試樣

4、為圓形，承受軸對(duì)稱荷載，縱橫雙向同時(shí)受力。在上述眾多力學(xué)指標(biāo)中，最基本的是抗拉強(qiáng)度。1,抗拉強(qiáng)度和延伸率抗拉強(qiáng)度也稱為條帶法抗拉強(qiáng)度，為單向拉伸?？v向和橫向抗拉強(qiáng)度表示土工織物在縱向和橫向單位寬度范圍能承受的外部拉力，單位為kN/mo對(duì)應(yīng)抗拉強(qiáng)度的應(yīng)變?yōu)橥凉た椢锏难由炻剩冒俜謹(jǐn)?shù)（）表示?？估瓘?qiáng)度是力學(xué)性能中的重要指標(biāo)。在各種功能的應(yīng)用中對(duì)抗拉強(qiáng)度都有一定的要求。當(dāng)用于加筋和隔離功能時(shí)，抗拉強(qiáng)度是主要的設(shè)計(jì)指標(biāo)，而在排水和反濾功能的工程中，抗拉強(qiáng)度雖不是主要指標(biāo)，但由于鋪設(shè)過程中會(huì)受到扯拉、頂壓、撕破等各種施工荷載，運(yùn)用過程中也可能因建筑物變形而受拉，所以對(duì)強(qiáng)度也有一定要求。2,握持強(qiáng)度握持強(qiáng)

5、度表示土工織物抵抗外來集中荷載的能力，試驗(yàn)時(shí)僅1/3試樣寬度被夾持，進(jìn)行快速拉伸。土工織物對(duì)集中荷載的擴(kuò)散范圍越大，則握持強(qiáng)度越高，單位為N3,撕裂強(qiáng)度撕裂強(qiáng)度表示沿土工織物某一裂口將裂口逐步擴(kuò)大過程中的最大拉力，單位為N4,脹破強(qiáng)度、CBR頂破強(qiáng)度、圓球頂破強(qiáng)度、刺破強(qiáng)度這四個(gè)強(qiáng)度的試驗(yàn)都表示土工織物抵抗外部沖擊荷載的能力，其共同特點(diǎn)是試樣為圓形，用環(huán)形夾具將試樣夾?。痪卟顒e是試樣尺寸、加荷方式不同，各試驗(yàn)示意圖見圖1-13。不同頂桿尺寸模擬不同頂壓物，如塊石、樹枝等。脹破強(qiáng)度單位為kPa,其他3項(xiàng)強(qiáng)度單位為No止匕外，落錐強(qiáng)度也屬此類，其試樣尺寸與CBRffi同，試驗(yàn)時(shí)一個(gè)重1kg的圓錐自

6、50cm高處自由落下，測(cè)定試樣被刺破的孔洞尺寸，單位為mm該試驗(yàn)重復(fù)性較差。除抗拉強(qiáng)度外，其他各力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)直接用于設(shè)計(jì)的情況還不多見，它們主要是做為參考指標(biāo)，根據(jù)工程實(shí)際情況，便于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行比較和選擇。水力性能指標(biāo)主要為等效孔徑和滲透系數(shù)，是土工織物兩個(gè)很重要的特性指標(biāo)。由于土工織物是與土共同工作的，對(duì)織物的基本要求是既能保土又能排水，這就要求土工織物的孔徑很小（能擋住土）而排水又很通暢，兩者看來是有矛盾的，而土的多變性更增大了問題的復(fù)雜性。某一土工織物對(duì)這種土是合適的，而對(duì)另一種土未必也是合適的。目前常用保土準(zhǔn)則和透水準(zhǔn)則來選擇土工織物的等效孔徑和滲透系數(shù)，即將土工織物的等效孔徑和土的特征

7、粒徑建立關(guān)系式，同時(shí)將織物的滲透系數(shù)與土的滲透系數(shù)建立關(guān)系式，以求達(dá)到既保土又排水的目的。保土準(zhǔn)則和透水準(zhǔn)則由實(shí)驗(yàn)得到。由于實(shí)驗(yàn)時(shí)控制的條件不同，得到的準(zhǔn)則也有差異。可按具體情況選擇準(zhǔn)則，有條件進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)則更好。鑒于目前仍以保土和透水作用做為選擇土工織物反濾層的準(zhǔn)則，因此等效孔徑和滲透系數(shù)兩個(gè)水力特性指標(biāo)是反濾和排水功能中的重要指標(biāo)。1 .等效孔徑（表現(xiàn)孔徑）以土工織物為篩布，用某一平均粒徑的玻璃珠或石英砂進(jìn)行振篩，取通過土工織物的過篩率（通過織物的顆粒質(zhì)量與顆?？偼斗帕恐龋?%（留篩率為95%）所對(duì)應(yīng)的粒徑為織物的等效孔徑O95,表示該土工織物的最大有效孔徑，單位為mm用同樣的步驟，則

8、相應(yīng)得到O85O50和015的孔徑值。土工織物的孔徑分布曲線形狀與土的顆粒分布曲線相似2 .垂直滲透系數(shù)和透水率垂直滲透系數(shù)為水力梯度等于l時(shí)，水流垂直通過土工織物的滲透速率，單位為cm/so透水率為水位差等于1時(shí)的滲透速率，單位為1/s3 .水平滲透系數(shù)和導(dǎo)水率水平滲透系數(shù)為水力梯度等于1時(shí)水流沿土工織物平面的滲透速率，單位為cm/so導(dǎo)水率為沿土工織物單位寬度內(nèi)的輸水能力，單位為cm2/s。（四）土工織物與土相互作用性能指標(biāo)1. 土一織物界面摩擦系數(shù)埋在土中的土工織物，通過土一織物界面摩擦力將外荷傳遞至土工織物，使土工織物承受拉力，形成加筋土。工程實(shí)例有加筋土擋墻、堤基加筋墊層等。按試驗(yàn)方法可分為直剪摩擦系數(shù)和拉拔摩擦系數(shù)。2. 土織物滲透特性土一織物聯(lián)合應(yīng)用時(shí)，如何使土工織物能長(zhǎng)期保持良好的保土及排水性能，不發(fā)生淤堵，目前還沒有滿意的理論準(zhǔn)則。為判斷織物是否會(huì)發(fā)生淤堵，可進(jìn)行長(zhǎng)期淤堵試驗(yàn)或梯度比試驗(yàn)，前者試驗(yàn)歷時(shí)達(dá)5001000h,后者需測(cè)試24h或更長(zhǎng)。兩種試驗(yàn)都還存在一些問題，有待積累經(jīng)驗(yàn)逐步改進(jìn)。（五）耐久性能指標(biāo)耐久性能指標(biāo)主要有耐磨