堤防工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)七

堤防工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)(8)簡介：千百年來，在水利工程中，人們廣泛采用的材料主要是木、竹、土、石等天然材料以及一些金屬材料，但它們都有一些固有的缺陷，例如性能單一，質(zhì)量大，壽命不長，價(jià)格昂貴等，故不能全面滿足工程的特定需要。同時(shí)天然材料畢竟數(shù)量有限，而且不少天然植物材料如過分利用還會影響自然界的生態(tài)平衡，破壞人們賴以生存......關(guān)鍵字：堤防工程土工合成材料應(yīng)用第三節(jié)隔離功能一、隔離作用隔離是指在兩種物理力學(xué)性質(zhì)不同的材料之間鋪設(shè)土工合成材料，使它們不互相混雜。例如將碎石和細(xì)粒土隔離，軟土和填土之間隔離等等。隔離可以為工程帶來許多預(yù)期的良好效應(yīng)，舉簡例說明如下：(1)通過隔離層，引起應(yīng)力擴(kuò)散作用，使地基土的沉降量得到一定程度的均化。(2)隔離提供排水面，加速地基土固結(jié)，使承載力提高。(3)隔離層起整體性作用，可使要求的地基粗粒料支持層的厚度減少，節(jié)約建筑材料。(4)地基中有部分軟弱區(qū)域，或有小范圍洞穴，鋪隔離層有架橋作用，以掩蓋和減弱洞穴區(qū)或軟弱區(qū)的影響。(5)在地下水位較高的地基中，隔離層可以切斷毛細(xì)水上升，防止鹽堿化，或減弱凍脹。(6)道路基床中，隔離是防治翻漿冒泥的有效措施。(7)隔離層還起一定的保溫作用。前面已經(jīng)談過，一種土工合成材料常具有多種功能。利用它作為隔離層，更能說明這一特征，在水利工程中，經(jīng)常遇到的是水流從土體中通過，有時(shí)要穿越顆粒粗細(xì)不同的土層，或從土體中流出。因此，應(yīng)用于隔離的材料除要求有一定的強(qiáng)度外，還需要有足夠的透水性，讓水流暢通，避免引起過高的孔隙水壓力；有足夠的保土性，防止形成土骨架的土粒流失，保證土體穩(wěn)定性；堤壩坡防護(hù)層下的土工織物墊層要保護(hù)墊層下的土體不被沖刷帶走，實(shí)際上也起到隔離作用。由此看來，隔離功能往往不是單獨(dú)存在的，它常與排水、反濾，甚至防護(hù)功能連系在一起，難以截然分開。本節(jié)中所述的隔離作用主要側(cè)重于那種用于持力層，因而對材料的抗頂破和刺破能力特別需要關(guān)注。二、材料及其應(yīng)用舉例用于隔離的土工合成材料應(yīng)以它們在工程中的用途來確定。應(yīng)用最多的是有紡和無紡?fù)凉た椢?。如果對材料的?qiáng)度要求較高，有時(shí)還要求以土工網(wǎng)或土工格柵作為材料的墊層。當(dāng)要求隔離防滲時(shí)，則需要土工膜或復(fù)合土工膜。水利工程中要求隔離的實(shí)例很多，茲舉典型的如下：(1)堤壩粘土心墻和斜墻上下游的過濾層。彩闊(2)瓶前堤壩排水體與翠壩體的隔離層谷。賞蕉(3樓)貨岸坡防護(hù)層享下的墊層以及慨地基上填筑粗座粒料時(shí)的界面當(dāng)隔離層等。磁垮為了重點(diǎn)闡明運(yùn)隔離層的受力猴狀態(tài)，可以開圖約2-包7汪作示意性解釋竟。產(chǎn)圖駱2-7(a什)末為在粗粒土上槳覆蓋細(xì)粒土，靜并有荷載作用哄；牽圖蹄2-7(b般)滾與秘圖邪2-7(a看)蜻相反，為在細(xì)羨粒土上填筑粗啦粒土；閱圖狠2-7(c基)兆則既有粗、細(xì)辣粒土的相鄰，封又有滲流運(yùn)動(dòng)半；吼圖尖2-7(d殖)父則是在兩種不腸同界面處有孔離穴存在。在這壘幾種情況中，敘明顯看出，在姨標(biāo)有號夠碼鐮“掘1辛”概處，隔離材料吹在粗粒土的孔碼隙部位或兩種選材料界面的孔湊穴部位將受到明來自受壓軟土初的擠頂作用，搖為此，要求隔色離材料必須有予足夠的抗頂破芬能力；在標(biāo)有亂號用碼賓“綠2圓”富處，隔離材料面則將受到由粗旬土粒棱角施加串的穿刺力，故者隔離材料還應(yīng)膜有抵抗刺破的籌能力。寄三、工程設(shè)計(jì)舞要點(diǎn)錢湖設(shè)計(jì)及驗(yàn)算的賠內(nèi)容應(yīng)根據(jù)隔絞離層預(yù)計(jì)的工弦作條件來確定勤：察配(俊一塔)蕩伍非持力層情況丹隔離層不要求鏟承受施工應(yīng)力下以外的較大荷教載，不需要按垮受力部件來考澤慮，則按本節(jié)炒中終“窯反遣濾幻”池和脈“錫排捆水銷”被兩段所述要求瘦來選擇隔離材罷料即可。標(biāo)圖吹2-7乖荒土工合成材料火的隔離作用

甚(a冒)全碎石地基該；鬧(b過)劇軟燃基黃(望無滲泳水結(jié))癥；

叉(c昆)猶軟倆基歐(吃有滲繼水喇)速；嫁(d犬)北裂縫地基

剝1塞—屋頂坡提；嶼2萌—抗刺破燙吩(勺二管)悔效持力層情況倘鹽如樣圖尼2-刃7己所示情況，受嚼上覆荷載作用飼，隔離材料有憐抵抗頂破和刺功破的要求，則賺除滿足反濾和稼排水準(zhǔn)則，還珠需要對其進(jìn)行券力學(xué)分析。由掉于力學(xué)分析售與蹲Mulle斑n條脹破試驗(yàn)該及辯CB才R宗頂破試驗(yàn)緊密粗相連，因此有臘必要在這里先毅簡單介紹這兩伯種試驗(yàn)的情況堵。勢乓1副.土脹破和頂破試替驗(yàn)鮮敢庸(1)Mul母le殲n讓脹破試驗(yàn)。這片個(gè)試驗(yàn)是為了印模擬土工織物落鋪在凹凸不平芽的層面上受到添擠壓，評價(jià)其邪強(qiáng)度而設(shè)計(jì)的駐。所用儀器如獻(xiàn)圖燙2-岔8揉。環(huán)形夾具中嗓間為一可擴(kuò)散確的薄要膜震(稀加筋的人造橡選膠滅)霜。試驗(yàn)時(shí)將土抬工織物試樣覆全蓋在薄膜上，榜用環(huán)形夾具將心其夾緊，然后弟開動(dòng)機(jī)器加液平壓，使薄膜連申同土工織物同昨時(shí)鼓脹，直到這織物被脹裂，罵將脹破壓力扣鑄除使薄膜擴(kuò)張譽(yù)至脹裂狀態(tài)所灘需的壓力稱脹矛破強(qiáng)度或頂破似強(qiáng)度。噸竿錦(2)CB竟R臥頂破試驗(yàn)。這碌個(gè)試驗(yàn)是為模仗擬粗粒石料對以土工織物的頂跨壓作用，評價(jià)篇其強(qiáng)度而設(shè)計(jì)食的。試驗(yàn)所緩用喪CB板R登試驗(yàn)儀如俯圖吊2-槳9朽。試驗(yàn)方法是還將土工織物試欣樣緊夾在瓣圖君2-8(a壘)稼的環(huán)形夾具中辯，然后用面圖蟲2-8(b露)很中直徑為廁50mm屢的慮CB濫R址儀的圓柱頂壓查桿在織物燥圖于2-8Mu獵lle從n踐脹破試驗(yàn)

坑l役—琴薄膜通；泛2禁—肉環(huán)形夾具籮；鮮3棄—愈液壓熱圖容2-9CB繪R頸試驗(yàn)儀

瓣1蛇—防織物蝶；拜2悼—賠夾具桑；把3?！獞]頂壓桿計(jì)；寨4臟—爸百分表杰；惜5驕—蜂應(yīng)力環(huán)犧；納6缺—主托盤銜平面垂直向以怖一定速率頂向殿織物，直至試瞇樣被頂破，頂贊破過程中的最山大頂壓力稱頂雙破強(qiáng)度或刺破絨強(qiáng)度。腦珠2赤.血力學(xué)分析奇網(wǎng)溉(1天)蝕頂破強(qiáng)度分析絮。針對生圖父2-1白0洞的情況研究在眾兩個(gè)相鄰大顆斷粒下鋪有土工憲織物時(shí)，孔隙茶空間株處的土工織物其受到基土的反愧力作用的情況眨。受力條件血與鐵Mulle屈n傷試驗(yàn)相似，假舍設(shè)大顆粒的平酷均粒徑匯為冊d5放0偷、顆粒與土工遵織物的平均接鉛觸面直徑喘為搶d六c似，則根據(jù)接觸鞠面周攻邊勿(費(fèi)假設(shè)圖中稱段變形后呈半飽球輩形斤)步單位長度上的診拉力顫和襖Mulle仆n地試驗(yàn)達(dá)到頂破帥強(qiáng)杜度蜻P閥M冠時(shí)周邊單位長破度上的拉力相洗等的條件，并抬考慮一定的安乖全系毀數(shù)捆F亞s連(嗓至少付為苗3普)自，可以得到要弟求的頂破強(qiáng)度檔如下：PM=Fs[（d50-dc）/dM]qu(2-13)奉圖銜2-10拌恰土工織物頂破牧與刺破分析先式中鏟：聰d園M堆為伴Mulle溉n凳脹破儀的直徑土；票q平u忽為地基土的極希限承載力，可光借土力學(xué)一般命方法計(jì)算。秀翅故用作隔離京的土工織物俯的傷Mulle展n鉗試驗(yàn)的頂破強(qiáng)恐度應(yīng)不小于按襯式抄(2-13膚)強(qiáng)算得的數(shù)值。肥繭棒有的學(xué)者建嚴(yán)議菊d浪c飛取值如下：鐮太帶棱角顆琴粒徑初鑰d抄c梢＝妙（萌1/芹4陳）挺d貓50溝霜圓鈍顆政粒賤嚷烤避d嶄c云＝贏（蛙1/橫2槍）撈d慣50蝦伶(2廁)貌刺破強(qiáng)度分析唯。仍按賴圖級2-1克0涌，要段的頂刺情況習(xí)與凱CB厚R壁試驗(yàn)的相似。療同樣，按兩種味情況接觸面周生邊徑向拉力相坐等，且考慮一佛定的安全系絕數(shù)貍F堅(jiān)s碎(闖至少狗為矮3奶)送，可得休到宮CB圈R繳刺破