土工合成材料 教學(xué)課件 徐超 邢皓楓 2隔離2

在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)：://教材其余課件及動(dòng)畫(huà)素材請(qǐng)查閱在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)QQ:349134187

或者直接輸入下面地址：土工合成材料

隔離

SEPRRATIONOUTLINE概述土工織物的相關(guān)特性隔離材料的破壞分析與設(shè)計(jì)方法工程應(yīng)用施工本卷須知3土工合成材料隔離：概述概述5隔離功能是指將特定土工合成材料鋪設(shè)于兩種不同的巖土工程材料之間，以防止二者相互摻雜。土工織物是首選的隔離材料。Separation:Thegeosyntheticactstoseparatetwolayersofsoilthathavedifferentparticlesizedistributions.Forexample,geotextilesareusedtopreventroadbasematerialsfrompenetratingintosoftunderlyingsubgradesoils,thusmaintainingdesignthicknessandroadwayintegrity.Separatorsalsohelptopreventfine-grainedsubgradesoilsfrombeingpumpedintopermeablegranularroadbases.概述土工織物隔離技術(shù)可以發(fā)揮的主要作用和應(yīng)用領(lǐng)域包括以下幾個(gè)方面：在鐵路路基工程中，將土工織物設(shè)置于道砟和細(xì)顆粒地基土之間；或在未鋪砌道路或鋪砌道路中，在粗顆?；鶎优c軟土地基之間鋪設(shè)土工織物。在公路路基工程中，將土工織物置于碎石墊層與軟土地基之間，或者置于排水碎石層與填土路基之間，以防止粗細(xì)兩種土料的相互混雜。在地下水位較高的區(qū)域，土工合成材料隔離技術(shù)是治理道路與鐵路基床翻砂冒漿的有效措施。6土工合成材料：隔離土工織物相關(guān)特性與測(cè)試方法7物理特性單位面積質(zhì)量〔massperunitarea〕定義為單位面積的材料在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的質(zhì)量。單位面積質(zhì)量是土工合程材料物理性質(zhì)的主要指標(biāo)之一，它反映了產(chǎn)品的原材料特性與原材料用量。厚度〔thickness〕可定義為土工織物在承受規(guī)定壓力下正反兩面之間的距離。在2kPa壓力下測(cè)得的土工織物厚度稱為標(biāo)準(zhǔn)厚度或常規(guī)厚度。土工織物的厚度隨著所施加壓力的增大而減小，其大小對(duì)力學(xué)性能和水力學(xué)特性均有很大的影響。剛度〔stiffness或rigidity〕，或相對(duì)應(yīng)的柔度〔flexibility〕是土工合成材料，特別是土工織物、土工膜、土工格柵等的一個(gè)指示性的物理指標(biāo)，剛度大，表示材料不易彎曲變形。8力學(xué)特性抗拉強(qiáng)度、延伸率與拉伸模量土工織物的抗拉強(qiáng)度〔tensilestrength〕是指試樣承受均勻拉伸直至斷裂時(shí)單位寬度的最大拉力，亦稱拉伸強(qiáng)度。延伸率〔elongation〕是指試樣受拉伸后的長(zhǎng)度增量與相應(yīng)受拉段原始長(zhǎng)度的比值。通過(guò)寬條〔200mm〕拉伸試驗(yàn)，可以得到土工織物完整的拉伸曲線。從而計(jì)算分析材料的抗拉強(qiáng)度、延伸率與拉伸模量。910拉伸曲線不同的拉伸模量土工織物的抗拉強(qiáng)度和延伸率受原材料的種類、結(jié)構(gòu)類型和制造工藝的影響，在室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定時(shí)，還會(huì)受到試樣寬度、各向異性和拉伸速率的影響。力學(xué)特性材料的握持強(qiáng)度〔grabtensilestrength〕可定義為在試樣寬度范圍內(nèi)，試樣在局部被夾持條件下進(jìn)行拉伸的過(guò)程中出現(xiàn)的最大拉力?？捎脕?lái)反映土工織物分散集中荷載的能力。梯形撕裂強(qiáng)度〔trapezoidaltearstrength〕是土工織物沿規(guī)定切縫物撕裂時(shí)，抵抗裂縫延伸至整個(gè)試樣過(guò)程中出現(xiàn)的最大撕裂力。用以模擬實(shí)際應(yīng)用中材料裂縫后繼續(xù)抵抗外力撕裂的情形。圓球頂破強(qiáng)度〔ballburststrength〕是指土工織物試樣被剛性圓球在垂直方向上頂破所需要的力。用以模擬土工織物在凹凸不平地基上抵抗上部圓礫壓入的能力。11土工合成材料：隔離隔離材料的破壞分析隔離應(yīng)用簡(jiǎn)介隔離的典型工程應(yīng)用是將土工織物鋪設(shè)于下部經(jīng)過(guò)碾壓的路基與上部碎石基層或道砟之間，鋪設(shè)土工織物后，在其上攤鋪粒料層，并進(jìn)行碾壓。作為隔離層的土工織物會(huì)承受刺破、頂破、拉伸、撕裂等不同應(yīng)力極限狀態(tài)或應(yīng)力狀態(tài)的組合。在隔離設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)具體實(shí)際工程條件，驗(yàn)證分析不同應(yīng)力狀態(tài)下土工織物的力學(xué)性能。13隔離設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)指標(biāo)取值材料參數(shù)指標(biāo)極限值通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定的土工織物力學(xué)性能指標(biāo)都是在理想條件下進(jìn)行的，可以認(rèn)為是該項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)的最大值(ultimatevalues)。容許值在采用土工織物進(jìn)行實(shí)際工程應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮材料在運(yùn)輸、儲(chǔ)存、施工期間以及工作條件下各種不利因素對(duì)其特性的影響，在設(shè)計(jì)中應(yīng)使用材料的容許值〔allowablevalues〕。需要對(duì)試驗(yàn)測(cè)定的特性指標(biāo)，參照室內(nèi)與現(xiàn)場(chǎng)條件的差異進(jìn)行折減，即引入考慮各種影響因素的折減系數(shù)〔ReductionFactor〕。14隔離設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)指標(biāo)取值對(duì)于土工織物的隔離設(shè)計(jì)與應(yīng)用，需要考慮施工損傷、材料蠕變和生物與化學(xué)降解的影響，對(duì)其力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行折減。對(duì)土工織物力學(xué)指標(biāo)的總折減系數(shù)等于各種不利因素的分項(xiàng)折減系數(shù)的乘積RF，容許值為

15Ta:某力學(xué)性能指標(biāo)容許值；Tu:試驗(yàn)測(cè)定的性能指標(biāo)最大值；RFIN:考慮施工損傷而引入的折減系數(shù)；RFCR:考慮材料蠕變的折減系數(shù)；RFCBD:考慮材料生物與化學(xué)降解的折減系數(shù)。土工合成材料力學(xué)性能指標(biāo)的各項(xiàng)折減系數(shù)〔KOERNER,2005〕16應(yīng)用領(lǐng)域和類型折減系數(shù)范圍*隔離1.1~2.51.5~2.51.0~1.5墊層1.1~2.01.2~1.51.0~2.0未鋪砌道路1.1~2.01.5~2.51.0~1.5擋土墻1.1~2.02.0~4.01.0~1.5路堤1.1~2.02.0~3.51.0~1.5承載力與地基1.1~2.02.0~4.01.0~1.5邊坡穩(wěn)定1.1~1.52.0~3.01.0~1.5路面加鋪1.1~1.51.0~2.01.0~1.5鐵路1.5~3.01.0~1.51.5~2.0柔性模板1.1~1.51.5~3.01.0~1.5泥沙籬笆1.1~1.51.5~2.51.0~1.5脹破分析土工織物置于細(xì)顆粒土路基與碎石基層之間。假設(shè)碎石顆粒均勻，那么顆粒間會(huì)存在較大的空隙。路面上的車輛荷載先傳遞給碎石層，然后穿過(guò)土工織物傳遞給下面的路基，受到壓應(yīng)力的路基土層會(huì)將土工織物擠入顆粒間的空隙中。17脹破分析針對(duì)可能的脹破情形，Giroud〔1984〕提出了估算土工織物受力的公式18Tr—實(shí)際工程中土工織物受到的應(yīng)力，亦即要求土工織物具備的強(qiáng)度；—土工織物受到的擠入應(yīng)力，可近似取輪胎壓力；—碎石層中最大空隙直徑，近似取0.33碎石顆粒平均粒徑；為土工織物擠入過(guò)程中的應(yīng)變函數(shù)，實(shí)際條件下的取值與空隙形狀、大小以及粒料對(duì)織物的握持情況〔是否滑動(dòng)〕有關(guān)。脹破設(shè)計(jì)計(jì)算土工織物被土擠壓進(jìn)入顆粒土空隙的情形類似于Mullen脹破試驗(yàn)中土工織物的變形至破壞狀態(tài)。19握持張拉分析在土工織物隔離應(yīng)用中，當(dāng)碎石料層一側(cè)受到較大荷載，一些碎石那么會(huì)擠入下方土顆粒之間的空隙。這時(shí)如果假設(shè)土工織物被碎石層和細(xì)粒土層握持而不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，那么土工織物將會(huì)在平面內(nèi)受到張拉應(yīng)力。這種情況類似于握持試驗(yàn)中試樣的受力與變形。20握持張拉分析我們估算一下土工織物的最大應(yīng)變21在假定條件下，土工織物的最大應(yīng)變與料層的顆粒直徑無(wú)關(guān)，其最大值為33%。但當(dāng)土工織物受到張拉作用時(shí)，碎石與織物之間很可能發(fā)生滑動(dòng)，尤其是延伸率較小的有紡?fù)凉た椢?。?dāng)二者之間發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)，那么土工織物的應(yīng)變可以在較大范圍內(nèi)調(diào)整，實(shí)際應(yīng)變量會(huì)比計(jì)算的最大應(yīng)變值〔33%〕小很多。握持張拉分析如果碎石與織物之間不發(fā)生滑動(dòng)，一方面碎石顆粒向下擠入引起土工織物受到張拉，另一方面下方路基土層的反作用力使織物向大顆粒間空隙鼓脹，也造成織物承受張拉應(yīng)力。在此情況下，作用在土工織物內(nèi)的張拉力，亦即土工織物應(yīng)具備的握持力，可下式估算〔Giroud，1984〕：22將上式計(jì)算值與握持試驗(yàn)的測(cè)試值比較〔同樣需要考慮折減系數(shù)〕，即可得到握持張拉情形下的平安系數(shù)。刺破分析針對(duì)土工織物在實(shí)際隔離工程中可能承受堅(jiān)硬物體刺破的情形，Koerner〔2005〕提出計(jì)算作用在土工織物平面上的垂向集中荷載的經(jīng)驗(yàn)公式：23Tr為實(shí)際工程中土工織物受到的垂直集中荷載，即要求土工織物具備的刺破強(qiáng)度；碎石顆?；蚱渌庥参矬w的平均粒徑；S1、S2、S3分別為考慮尖硬物體的凸起、尺寸和形狀的修正系數(shù)。工程應(yīng)用24在鐵路上道砟與下道砟、下道砟與其下部細(xì)顆粒土之間的土工織物隔離層施工本卷須知合理嚴(yán)格的施工是工程成敗的關(guān)鍵清理場(chǎng)地：應(yīng)去除基層外表的碎石及其他鋒利物?；鶎悠秸c碾壓：無(wú)論基層呈水平或一定坡度，外表應(yīng)平整，無(wú)坑洼或隆起。在鐵路路基和公路路基工程中，基層應(yīng)按設(shè)計(jì)壓實(shí)度進(jìn)行碾壓。土工織物鋪設(shè)：鋪設(shè)的土工織物應(yīng)平整無(wú)褶皺，宜采用人工方式拉緊，必要時(shí)可采用插釘固定于基層外表。土工織物的拼接：用于隔離層的土工織物，可采用搭接或縫接的方式相連接，搭接寬度不應(yīng)小30cm。填料的攤鋪與碾壓：土工織物鋪設(shè)后應(yīng)及時(shí)攤鋪填料覆蓋，間隔時(shí)間不應(yīng)超過(guò)48h。填料應(yīng)分層攤鋪并分層密實(shí)，壓實(shí)度按設(shè)計(jì)要求控制。第一層填料應(yīng)采用輕型推土機(jī)攤鋪，采用人工夯實(shí)，禁止一切車輛直接在土工織物上行駛。25復(fù)