浅谈土工合成材料

土工网垫是由长丝缠绕结合而成的三维透水网垫，又称三维土工垫。网垫结构蓬松柔韧，网内空隙可以填土或喷洒含草籽和营养物质的混合材料，常用于坡面植被防护。 11.土工膜袋

土工膜袋是一种由双层聚合织物制成的连续的管袋状土工合成材料。它可以代替模板，当用高压泵把混凝土或砂浆灌入膜袋凝固后，可形成板状或其他形状的连续结构。在膜袋的上下两层织物之间，每隔一定的间距用聚合物（如尼龙绳）把两层织物联系在一起，以控制混凝土或砂浆灌注成型后土工膜袋的厚度。土工膜袋主要用于水利工程中的护面和护坡。土工膜袋按充填材料的不同分为充填砂浆型和充填混凝土型；也可按膜袋是否设置滤水点（排水点）将其分为无滤水点膜袋和带滤水点膜袋。

三.土工合成材料的功能

土工合成材料的应用非常广泛，主要用于岩土工程、环境土工、水利工程和铁路与公路交通工程等领域。在实际工程应用中，土工合成材料可以起到过滤、排水、隔离、加筋、防渗和防护六大基本功能。在特定情况下或对于特种土工合成材料，还可以发挥保护和减压的作用，如防渗结构层中将土工织物铺设在土工膜上面，阻止填土或其他锋利物体对土工膜的损伤；在软土地基上使用土工泡沫块体修筑路堤，可以在不降低路堤高度的情况下有效地降低路堤对地基的压力。土工合成材料的基本功能分述如下： 1.过滤

土工合成材料的这种功能与传统的砂滤层类似，允许土体内部的液体通过并排出，同时起到保土作用，阻止上游土壤颗粒的流失。例如，用有纺土工织物阻止土粒迁移渗入排水骨料或排水管，同时保持排水系统正常工作；在海岸和河岸的抛石防护层和其他护岸材料下面铺设土工织物以防止土壤被侵蚀。 2.排水

土工合成材料在土体内部作为排水体，可使水流沿其内部从低渗透性土体中排出。例如，铺设与路堤底部的土工织物可用来消散孔隙水压力；对于流量较大而对排水能力要求更高的场合，也可采用土工复合（排水）材料。这些材料已被用来作为路缘排水体、边坡截排水体及挡土墙墙后排水体。塑料排水板（PVD）则被用于预压荷载下加快软粘土地基的排水固结过程。 3.隔离

这种功能是指土工合成材料能够把两种具有不同粒径分布的土料隔离开来，以免相互混杂而失去各种材料的整体性和结构完整性。土工织物和土工膜都可以起到隔离作用。例如，铺设与道路基层与软土地基之间的土工织物可起到隔离作用，一方面防止路基骨料嵌入软弱土层，从而维持基层的设计厚度和道路结构的完整性；另一方面，也能够阻止下部细粒土进入透水料层之中从而降低其渗透性。 4.加筋

土工合成材料置于土体内部作为加筋构件，或土工合成材料与土相结合形成一个复合体，加筋复合土体与未加筋土体相比，其强度及变形性能都得到明显的改善。例如，用土工织物和土工格栅加筋可提高土体的抗拉强度，从而能够建造垂直或近乎垂直加筋土挡墙；加筋还能用来在极软地基上建造路堤；加筋后路堤边坡可以比未加筋时更陡。 5.防渗

一些土工合成材料具有相对低的透水（气）性，可防止液体或气体流动和扩散，发挥防渗作用或包容作用。例如，土工膜、复合土工膜、土工合成材料粘土衬垫（GCL）都具有很低的渗透性，可作为流体的防渗屏障。对于液体，无论是土体中的水，还是垃圾填埋场中的渗滤液，土工膜、复合土工膜和GCL的这种屏障功能，传统上常称为防渗作用。 6.防护

又称为水土保持，是指通过设置土工合成材料防护措施，减少由降雨冲击和地表水径流造成的土壤流失。例如，将临时性的土工合成材料毯或永久性的土工网垫铺在边坡上裸露土体的表面，可以有效地避免或减轻降水和地表径流的侵蚀；用土工织物制成的泥沙栅栏能够滤掉浑浊径流中的悬浮泥土颗粒。

在一些工程应用中，土工织物还能发挥其他方面的作用。例如，土工织物可用于沥青路面补强；作为缓冲垫层，以防止下层的石头、施工期和使用期的废弃物或排水集料造成土工膜穿孔（通过减少点接触应力）。土工织物也可用作混凝土膜袋和沙袋。圆柱形土工管袋是用双层土工织物制成的，采用水力充填方式以构成海岸线堤防。

一方面，同一类土工合成材料在不同的工程应用中可以发挥不同的功能；另一方面，在某些情况下，一种土工合成材料可以同时发挥双重或多重功能。如铺设在软基和路堤之间的土工织物，其主要功能是隔离，但同时可以发挥加筋和排水的作用。对于像土工织物、土工复合材料这些具有多种功能的材料，在实际工程中，需分析特定的工况环境和所选用土工合成材料的特点，判断其发挥的基本功能或主要作用。表1列出了各类土工合成材料的种类与功能。

表1 土工合成材料的种类与功能

功能隔离加筋过滤排水屏障/防渗防护材料种类土工织物√√√√土工膜√土工格栅√土工网√土工网垫√四.土工合成材料的性质

1.物理性质 （1）厚度

有些土工合成材料如无纺织物和一些复合材料，受压时厚度变化很大，因此需在规定的压力（一般为2kPa）下测定其厚度。有时，根据工程需要还应测试在20kPa、200kPa压力下的厚度。 （2）单位面积质量

是指单位面积土工合成材料具有的质量，它反映材料多方面的性能，如拉伸强度、顶破强度等力学性能，以及孔隙率、渗透性等水力学性能。 （3）开口面积百分率

织物开口面积与织物总面积的百分比称为开口面积百分率。这一指标用于有纺织物。 2.力学性质 （1）拉伸强度

土工合成材料是柔性材料，大多通过其拉伸强度来承受荷载，因此拉伸强度及其应变是土工合成材料主要的力学性质指标。 （2）撕裂强度

撕裂强度反映了土工织物或土工膜试样抵抗扩大破损的能力，可评估不同土工织物和土工膜被扩大破损的难易程度，是土工合成材料应用中的重要力学指标。 （3）顶破强度

顶破强度是反映土工织物（或土工膜）抵抗垂直织物平面的法向压力的能力，顶破强度与刺破强度相比，压力作用面积相对较大，材料呈双向受力状态。 （4）刺破强度

刺破强度是反映土工织物或土工膜抵抗小面积集中荷载如有棱角的石子或树枝等的能力。 （5）穿透强度