地基處理新技術8(合成材料加筋土)

1、合成材料加筋土 南京林業(yè)大學土木工程學院 邵光輝E-mail：gh_Reinforccd Earth 土的加筋(Soil Reinforcement)是指在軟弱土層中沉入碎石樁(或砂樁)，或在人工填土的路堤或擋墻內鋪設土工聚合物(或鋼帶、鋼條、尼龍繩等)，或在邊坡內打入土錨(或上釘、樹根樁等)作為加筋，使這種人工復合的土體，可承受抗拉、抗壓、抗剪或抗彎作用，籍以提高地基承載力、減少沉降和增加地基穩(wěn)定件。 1 土工聚合物1.1 概述 Geopolymer 土工聚合物是由聚合物形成的纖維制品的總稱。 土工聚合物在世界上的出現，雖然已經有了100年左右的歷史，但應用于土建工程則是30年代末才開始的。

2、首先是將塑料薄膜作為防滲材料應用于水利工程。到50年代末，土工聚合物開始應用于海岸護坡工程。直到70年代，由于無紡織物的推廣，土工聚合物才以很快的速度發(fā)展起來，從而在巖土工程學科中形成一個重要的分支。1977年在法國巴黎舉行第一次國際土工織物會議，會上J.P.Jiroud把它命名為“土工織物”(Geotextile)，并于1986年在維也納召開的第三屆國際土工織物會議上將它稱之為“巖土工程的一場革命”。 在60年代中期到70年代末，有紡織物開始在我國應用于河道，涵閘及防治路基翻漿冒泥等工程，80年代初，無紡織物開始在鐵路工程上試用，80年代中期，土工聚合物才在我國的水利、鐵路、公路、軍工、港口

3、、建筑、礦冶和電力等領域逐漸推廣。我國的土工聚合物應用1.2 土工聚合物類型 土工聚合物根據加工制造不同，可分為： 1、有紡型土工織物（Woven geotextile） 2、編織型土工織物（Knitted geotextile） 3、無紡型土工織物（Nonwoven geotextile）Geotextile (1)土工膜常見的土工聚合物Geomembrane Specialized Breed Geomembrane Geocomposite Membrane (2)土工格柵Geogrid Uniaxial Geogrid Biaxial Geogrid Geogrid (UX) Geog

4、rid (BX) Fibre Glass Geogrid Steel Geogrid (3)土工墊Geomat (4)土工網Geonet GeonetGeocell（5）土工格室(6)土工塑料排水帶Drain wickDrainage 土工聚合物排水體1.3 土工聚合物應用在工程上作用 (1) 排水作用1 土工聚合物 2 塑料排水帶 3 塑料管 4 排水涵管 (2) 隔離作用道路工程中路基底部的高強土工織物土工聚合物用于鐵路工程 （3）反濾作用護坡工程土壩工程（4）加筋作用用于加固土坡和堤壩 高強度的土工聚合物在路堤工程中有幾種可能的加筋用途：(1)可使邊坡變陡，節(jié)省占地面積； (2)防止滑動

5、圓弧通過路堤和地基土； (3)防止路堤下面發(fā)生因承載力不足而破壞 (4)跨越可能的沉陷區(qū)等。土工聚合物加固路堤用于加固地基土工聚合物加固地基土工聚合物加固路基 由于土工聚合物有較高的強度和韌性等力學性能，且能緊貼于地基表面，使其上部施加的荷載能均勻分布在地層中。當地基可能產生沖切破壞時，鋪設的土工聚合物將阻止破壞面的出現，從而提高地基承載力。當土工聚合物受集中荷載作用時，在較大的荷載作用下，高模量的土工聚合物受力后將產生一垂直分力，抵消部分荷載。 工聚合物鋪設在軟土地基的表面，由于其承受拉力和土的摩擦作用而增大側向限制，阻止側向擠出，從而減小變形和增大地基的穩(wěn)定性。在沼澤地、泥炭土和軟粘土上建

6、造臨時道路是土工聚臺物最重要的用途之一。作用機理(1)增強墊層的整體性和剛度，調整不均勻沉降(2)擴散應力，由于墊層剛度增大的影響，擴大了荷載擴散的范圍，使應力均勻分布；(3)約束作用，亦即約束下臥軟弱土地基的側向變形。用于加筋土擋墻包裹式土工聚合物加筋土擋墻磚面土工聚合物加筋土擋墻磚面土工聚合物加筋土擋墻加筋土擋墻加筋土擋墻加筋土擋墻加筋土擋墻中土工聚合物帶與沮凝土面板聯(lián)結1.4 設 計 計 算土工聚合物作為加筋時的設計(一)地基加固極限承載力 (二)路堤加固 荷蘭法的計算模型是假定土工聚合物在和得弧切割處形成一個與滑弧相適應的扭曲，且土工聚合物的抗拉強度S(每米寬)可認為是直接切于滑弧。繞

7、滑動圓心的力矩，其臂長即等于滑弧半徑R，此時抗滑穩(wěn)定安全系數為：故所增加安全系數：2 加筋土擋墻2.1 概 述Reinforced Fill Wall 發(fā)展 自Henri vidal首先提出了土的加筋方法，1965年在法國普拉聶爾斯成功地建成了世界第一座加筋土擋墻。1978、1979、1984、1988年分別在澳大利亞的悉尼、美國的匹茲堡、法國的巴黎和日本的福岡召開了“土加筋與穩(wěn)定技術討論會”、 “加筋土摩擦系數討論會”、 “加筋土研究國際會議”和“加筋土理論和實踐國際巖土工程討論會”。法、英、美、口和德國等已制訂了加筋土工程的規(guī)范、條例和技術指南，而且國際上已成立了“加筋土工程協(xié)會”。 70

8、年代末加筋土技術在我國開始應用，1979年云南省田壩礦區(qū)貯煤場修建了加筋土擋墻。1982年在武漢召開了我國第一次“加筋土學術研究會”。加筋土擋墻的優(yōu)點1充分利用材料性能，以及土與拉筋的共同作用，因而使擋墻結構輕型化，其混凝土體積相當于重力式擋墻的(35)。構件全部預制，實現了工廠化生產，不但保證質量，且降低了原材料消耗。2面板的型式可根據需要，拼裝完成后造型美觀，適用于城市道路的支擋工程。3由于構件較輕，施工簡便，除需配備壓實機械外，不需配備其它機械，施工易于掌握。4墻面垂直，節(jié)省占地面積，減少土方量，施工迅速，質量易于控制，施工時無噪音。5工程造價較低。加筋土擋墻面板薄，基礎尺寸小。當擋墻高

9、度超過5m時，與重力式擋墻相比可降低造價(2060)，且墻越高經濟效益越佳。6適應性好，加筋土擋墻系由各構件相互拼裝而成。具有柔性結構的性能，可承受較大的地基變形。7加筋土擋墻這一復合結構的整體性較好，所以在地震波作用下，較其它類型的擋土結構穩(wěn)定性強，具有良好的抗震性能。加筋土擋墻結構設計計算的有關問題 加筋土擋墻設計一般從加筋土擋墻的內部穩(wěn)定性和外部穩(wěn)定性兩方面考慮。 (一)加筋土擋墻的內部穩(wěn)定性計算 目前比較有代表性的理論，可歸納成兩類：整體結構理論(復合材料)和錨固結構理論。 (1)土壓力系數計算(2)土壓力計算加筋土擋墻在自重應力和其他荷載作用下，深度zi的垂直應力為：墻后填土面水平： 墻后填土面傾斜： hl擋墻上填土換算成等代均勻土層厚度(m) 路肩式擋墻（填土水平） 路堤式擋墻（填土傾斜） 當抗震驗算時，加筋體深度zi處土壓力應力增量按下式計算：因而作用于擋墻上的主動土壓力Ei：墻后填土面水平： 墻后填土面傾斜： 當考慮抗震時： (3)拉筋斷面和長度拉筋所受拉力可分別按下列各式計算： 考慮抗震時： 所需拉筋斷面積為： 計算抗筋斷面尺寸時，在實際工程中還應考慮防腐蝕所需要增加的尺寸。 每根拉筋在工作時還有被拔出的可能，因此尚需計算拉筋抵抗被拔出的錨固長度量L1i：墻后填土面水平：墻后填土面傾斜：拉筋的總長度可按下式計算：(