土工布

土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纤、合成橡胶等）为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。 二、土工合成材料的种类

《土工合成材料应用技术规范》将土工合成材料分为土工织物、土工膜、土工特种材料和复合土工材料等类型。 （一）土工织物

它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。又称土工布，成品为布状，一般宽度为4-6米，长度为50-100米。土工布分为有纺土工布和无纺土工布。土工布具有优秀的过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护作用，具有重量轻、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀。

土工布是一种新型建筑材料，原料是涤纶、晴纶、锦纶等高分子聚合物的合成纤维。按照制造方法分为：有纺土工布、无纺土工布、针织土工织物、复合土工织物四种类型。一般工程主要是使用的无纺土工布。土工布具有防渗、反滤、排水、隔离、加固、防护、密封等多种功能，它与常规的砌石及砼材料防渗效果相比，具有投资低，施工工艺简单，工期短，防渗效果好，渠道有效利用系数高等优点。 土工织物的特点：

1、强力高，由于使用塑料扁丝，在干湿状态下都能保持充分的强力和伸长。 2、耐腐蚀，在不同的酸碱度的泥土及水中能长久地耐腐蚀。 3、透水性好 在扁丝间有空隙，故有良好的渗水性能。 4、抗微生物性好 对微生物、虫蛀均不受损害。

5、施工方便，由于材质轻、柔，故运送、铺设、施工方便。 6、规格齐全： 幅宽可达6米。是目前国内最宽产品，单位面积质量：100-600g/㎡。 土工织物的作用： 1：隔离

利用涤纶短纤针刺土工布对具有不同物理性质（粒径大小、分布、稠度及密度等）的建筑材 料（如土体与沙粒、土体与混凝土等）进行隔离。使两种或多种材料间不流失，不混杂，保持材料的整体结构和功能，使构筑物载承能力加强。 2：过滤

当水由细料土层流入粗料土层时，利用涤纶短纤针刺土工布良好的透气性和透水性，使水流通过，而有效地载流土颗粒，细沙、小石料等，以保持水土工程的稳定。 3：排水

涤纶短纤针刺土工布具有良好的导水性能，它可以土体内部形成排水通道，将土体结构内多余液体和气体外排。

4：加筋

利用涤纶短纤针刺土工布增强土体的抗拉强度和抗变形能力，增强建筑结构的稳定性，以改善土体质量。 5：防护

水流对土体冲刷时，有效的将集中应力扩散，传递或分解，防止土体受外力作用而破坏，其保护土壤。 6：其它

抗拉强度高、渗透性好、透气性能、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀、不虫蛀。涤纶短纤针刺土工布是一种应用广泛的土工合成材料。广泛用于铁路路基的加筋、公路路面的养护、运动馆、堤坝的防护、水工建筑的隔离、遂洞、沿海滩涂、围垦、环保等工程 （二）土 工 膜

土工膜一般可分为沥青和聚合物（合成高聚物）两大类。含沥青的土工膜目前主要为复合型的（含编织型或无纺型的土工织物），沥青作为浸润粘结剂。聚合物土工膜又根据不同的主材料分为塑性土工膜、弹性土工膜和组合型土工膜。

大量工程实践表明，土工膜的不透水性很好，弹性和适应变形的能力很强，能适用于不同的施工条件和工作应力，具有良好的耐老化能力，处于水下和土中的土工膜的耐久性尤为突出。土工膜具有突出的防渗和防水性能。 土工膜特点： ①改进荷载分布状况；

②减少填料层厚度，并能满足抗剪强度的要求； ③土体的侧向位移；

④抗拉性能高，能避免产生裂缝； ⑤增加土层刚度。

（三）土工特种材料

它由土工织物、土工薄膜和某些特种土工合成材料中两种或两种以上的材料互相组合而成，它可将不同构成材料的性质结合起来，满足具体工程的需要。 （四）复合土工材料

复合型土工合成材料，它包括土工格栅、土工网、超轻型土工合成材料、土工膜袋、土工垫、土工格室等。 复合土工膜分为一布一膜、二布一膜、两布两膜、多布多膜。幅宽4－6m，重量为200－1500g/m2。 土工复合膜的特点：

1、 土工复合膜集防渗、反滤与排水作用于一体，同时具备隔离和加筋等功能。 2、 土工复合膜复合强度高、剥离强度大、抗穿刺强度高。 3、 土工复合膜摩擦系数大、线胀系数小。

4、 土工复合膜耐老化性能好、适应环境温度范围宽、复合土工膜质量稳定。 三、土工合成材料的性能和测试方法 1、土工合成材料性能指标的分类

土工合成材料被广泛应用于水利和岩土工程的各个领域。不同的工程对材料有不同的功能要求，并因此而选择不同类型和不同品种的土工合成材料。为使土工合成材料在施工期和运用期能正常工作，必须有合理的设计方法和使用规范，统一的设计指标，并通过实验验证。土工合成材料的指标一般可分为物理性能指标、力学性能指标、水力性能指标、土工合成材料与土相互作用指标及耐久性指标等。

今天主要讲一下土工合成材料的物理性能指标和力学性能指标。 (一) 物理性能指标 1.单位面积质量

单位面积质量，系1平方米土工织物的质量，称为土工织物的基本质量，单位为g/m2。它是土工织物的一个重要指标。对于任何一种系列产品来说，土工织物的单价与单位面积质量大致成正比，其力学强度随质量增大而提高。因此，在选用产品时单位面积质量是必须考虑的技术和经济指标。 2.厚度

指土工织物在2kPa法向压力下，其顶面与底面之间的距离，单位为mm。土工织物厚度随所作用的法向压力而变，规定2kPa压力表示土工织物在自然状态无压条件下的厚度。不同类型土工织物的压缩量差别很大，其中针刺非织造土工织物的压缩量最大。因此，当考虑非织造土工织物水力特性时，必须注意到上覆压力变化使水力特性变化的特点。 (二) 力学性能指标

针对土工织物在设计和施工中所受荷载性质不同，其力学强度指标分为下列几种：抗拉强度、撕裂强度、CBR顶破强度、试样为单向受力，其纵向和横向强度需分别测定；在上述力学指标中，最基本的是抗拉强度。 1.抗拉强度和延伸率

抗拉强度也称为条带法抗拉强度，为单向拉伸。纵向和横向抗拉强度表示土工织物在纵向和横向单位宽度范围能承受的外部拉力，单位为kN/m。对应抗拉强度的应变为土工织物的延伸率，用百分数(％)表示。抗拉强度是力学性能中的重要指标。在各种功能的应用中对抗拉强度都有一定的要求。当用于加筋和隔离功能时，抗拉强度是主要的设计指标，而在排水和反滤功能的工程中，抗拉强度虽不是主要指标，但由于铺设过程中会受到扯拉、顶压、撕破等各种施工荷载，运用过程中也可能因建筑物变形而受拉，所以对强度也有一定要求。 2.撕裂强度

撕裂强度表示沿土工织物某一裂口将裂口逐步扩大过程中的最大拉力，单位为N。

3.CBR顶破试验。

CBR顶破强度其特点是试样为圆形，这个试验是为模拟粗粒石料对土工织物的顶压作用，评价其强度而设计的。试验方法是将土工织物试样紧夹在环形夹具中，然后用直径为50mm的CBR仪的圆柱顶压杆在织物平面垂直向以一定速率顶向织物，直至试样被顶破，顶破过程中的最大顶压力称顶破强度。强度单位为N。 二、测试方法 1.制样原则

每项试验一般剪取10个试样，应从卷材长度和宽度方向上随机剪取样品，

距卷材边缘不小于100mm。同一项试验的各试样应避免它们位于卷材同一纵向或横向位置上。 2.试样

大多数织造或非织造土工织物在测试时对试验室无温湿控制要求，只要记录试验时温度和湿度即可。而一些对温度较敏感的土工合成材料，如土工格栅、土工网等，试验前应对试样进行调湿，即将试样在温度为20土2℃和湿度为65土5％环境中静置24h以上，然后在该环境下试验。 3.夹具

在力学指标试验中离不开夹具，单向拉伸用扁夹具，圆形试样用环形夹具。都要求夹具能均匀可靠地夹住试样，应能防止试样在钳口内打滑，且不会被夹坏。当有打滑或夹坏现象时应采取下列措施：①钳口内加衬垫；②钳口内试样用涂料加强；③改进钳口面。在试验过程中应随时观察夹具边缘试样是否有打滑或局部损坏现象。任何打滑、夹坏或局部损坏现象均将大大降低测试结果。 四、土工合成材料的功能

土工合成材料具有多方面的功能，一种土工合成材料往往就兼有数种功能。随着土工复合材料的发展，所兼有的功能就更多。总的说来，土工合成材料的主要功能可归纳为六类，即反滤功能、排水功能、隔离功能、防渗功能、防护功能以及加筋和加固功能。

（1）排水功能：土工织物能截断与汇集土体中的渗水，并能将渗水沿垂直织物平面或平行织物平面排出土体；

（2）反滤功能：由于土工织物构造上的水力学特性，在它排出渗水的同时，能拦阻土体颗粒不被带出；

（3）隔离作用：土工织物可能把不同性质或不同级配的土石料隔开，以免互相掺杂，从而可以保证施工质量；

（4）对土体的加筋作用：土工织物有较高的抗拉强度，在土体中可以约束土体的应变，提高土体的综合变形模量，减小土体变形，改善土体的受力状况。

五、一般情况下土工合成材料的使用寿命为50年。取样数量每批(同一规格、同一品种）小于等于50卷时取样两组,大于等于51卷时取样3组.