所屬欄目:化工論文 發布日期:2012-04-01 15:04 熱度:
近代土工織物(土工布)的發展,是與聚合物和合成纖維的發展分不開的,從五十年代末期才開始用于巖土工程,從五十年代末期到六十年代在美國、歐洲、日本逐漸推廣。七十年代以來,土工織物廣泛用于公路、鐵路、水利和港工建筑物各個領域。土工織物的大量生產和應用,已被普遍認為是一種可以提高工程質量、加快施工進度、降低工程造價、延長維修周期的較為理想的工程材料。世界土木工程界、化工、紡織界為推動這一工程材料的發展和應用,從1979年至今,國際上已召開了四界土工織物會議,我國在1986、1989、1992年也已開了三界全國性土工織物學術討論會。這充分反映了土工織物在工程上應用發展之迅速和廣泛。
我國對土工織物的研究和應用方面起步較晚,從八十年代起,才在鐵路、水利部分開始應用,并取得了可靠的成績,已明顯顯示出這種材料的優越性。我們在丹拉支線高速公路天津南段第Ⅷ標(王穩莊互通式立交)的軟基處理的施工中,也采用了土工織物。隨著我們對這種材料性能認識上的提高和實際工程上的應用,不斷總結交流,土工織物必將得到廣泛應用和普遍重視。
一、 土工織物的特性
1、 土工織物性質
土工織物是一種化纖產品,其原料有聚丙稀(丙綸)、聚脂(滌綸)、聚洗胺(棉綸)等,從產品鐘類上看,可分為紡織(有紡)織物和無紡織物兩大類。所謂紡織織物,也由聚合物獲取纖維,然后行成線,在織機上編織成組織規劃的布。所謂無紡織工織物原材料是聚丙稀等化纖產品,所以它具有耐化學劑性強、熔點高、強度大等優點,而無紡織比有紡布成本較低、工藝簡單、產量高、其抗拉強度無顯著方向性,所以無紡布是世界上目前應用最廣的土工織物。
土工織物根據用途不同,生產出的規格要求也不同。
2、 土工織物的功能與應用
土工織物作為建筑材料的功能是多方面的,以下幾種基本功能和應用已被專家,設計人員和廠商所公認。
(1)分離作用。土工織物可有效地防止兩種不同粒徑地土料的混合,以免互相混雜,或發生土粒流失情況。這種功能對于在較軟的土層上建造公路或鐵路路基非常重要。經驗表明,在某些情況下要是沒有土工布,實際上就不可能在其地基上建造工程,因為填充材料會直接沉陷到底層土中。
(2)過濾作用。使用土工織物作濾層與級配砂礫濾層作用使相同的,土工織物,能使水自由流過而幾乎不需壓力,但又能阻止土壤細粒的損失,以免導致某些工程的不穩定和沖蝕。
例如:
a:用土工織物鋪在河道砌塊下或在水工結構中,河、湖岸堤受到波浪沖擊或波浪水位變化的作用,土壤沖蝕而降低穩定性時,在河堤與護堤之間鋪設土工織物過濾層,就能阻止土壤的沖蝕,防止河岸塌陷。
b:用土工織物作排水育溝。土工織物阻止土壤中細顆粒混入級配砂石濾層中,以免級配砂石濾層堵塞而失去濾層作用,保證濾層的質量。
(3) 排水作用。使土工織物本身形成排水通道,把土中的水分匯集在織物之內,沿著織物緩慢地排除土體。
a:在一些隧道建筑中,必須在噴漿混凝土殼體之間鋪設一層防水體系。這個體系由不透性合成膜構成,并且由土工織物起防穿刺保護作用,并起排水作用。從巖石滲透出來地水在土工織物內流動,流到隧道底部地排水管,因此能防止在隔水膜之后積聚水壓。
b:在含水量大的軟土地區修筑公路,可以用特制機械,將土工織物插入土中,地下水沿土工織物柱流出地面,進入透水砂層或土工織物層排地路基。
(4) 加固作用
a:土工織物夾在骨料---土工織物---土基系統中,可分散車輛荷載到較大面積上,減小了荷載對土基的壓力。在荷載作用下,松軟土基產生的變形,由于土工織物具有一定韌性和延伸度、所以土工織物隨之變形而嵌固于土基之中。使整個系統形成連接結構,提高結構的穩定性,改善土基的承載力。
b:用土工織物作擋土墻。通常用混凝土作擋墻,造價較高,用土工織物作擋墻,其作用是提高土層的切變強度,同時,由于土工織物的透水性,使結構中滲出的水流出而不會積聚水壓力,增強斜坡的穩定性。
由于土工織物具有良好的隔離、排水、加筋等物理力學性能,過濾型土工織物還具有急既能保證孔隙水可以自由流出,同時又能截住細顆粒的良好水力特性,雖然公路上應用起步較晚,但已取得了良好的效果,交通部重慶公路科學院所通過計算分析和試驗對比,初步得出如下結論:
a:土工織物受材料、編織方法、試驗方法等因素的影響,其強度、性能差異很大,土工織物的應用,應根據實際情況加以分析,妥善選取。
b:土工織物對軟基路堤的加筋,其主要作用是限制了軟基和堤的側向位移,增加了側向約束,從而降低了應力水平,加強了路堤的穩定性,但加筋效果受到了織物模量、軟基模量、軟基厚度等因素的影響。
c:土工織物的加筋效果與施工速度有關,一般來說施工速度快,加筋效果好,施工速度慢,加筋效果不顯著。
d:用鄧肯模型來耦合boit固結理論對實際工程進行有限元分析,基本上能模擬實際施工情況,為重大路堤的設計與施工提供較優方案。
e:土工織物在實際應用中簡單易行,無須特殊設備,任何工地可采用。
二、土工織物在丹拉支線高速公路天津南段的應用和施工
1、地形、地質及水文情況
本互通式立交位于天津市西青區,此地區為華北濱海沖積平原,地勢平坦,溝渠縱橫,且局部分布有魚塘。
本地區表層多為人工回填土,耕植土層,結構松散,以粘性土、粉性土為主,其下層以亞粘土為主,局部夾有淤泥質亞粘土,基本處于流塑狀態,承載力較低,中部多以粉細砂、粉砂、細砂、亞粘土為主,其厚度7—14m。底部多為亞粘土,基本處于硬塑、軟塑狀態,個別地方處于流塑狀態。
2、軟土地基處理方法
經分析研究和理論計算,軟土地基采用如下處理方法:
超載預壓+砂礫墊層+土工布+塑料排水板
3、 土工織物的要求:根據E-δ曲線確定ε≤10%的拉應力,應大于設計要求的5T/M的抗拉強度,采用透水性土工織物。
4、 施工方法:
塑料排水板深入砂礫墊層30厘米,施工完成后,鋪設一層土工織物,土工織物寬度超過路基坡腳1米,土工織物上鋪20厘米砂礫層,兩端土工織物向內側回卷1米,用砂礫壓實。土工織物搭接寬度應不少于30厘米。
論文結束語
土工織物在市政工程,特別在道路工程中應用是十分廣泛的,本文作了簡要介紹。土工織物這種新型材料有待于我們進一步的去開拓、實踐。我們深信在不久的將來,土工織物的應用必將日益廣泛,并將顯示出它特有的優越性。
文章標題:土工布在市政工程的應用之化工論文
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