堤防工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)三

堤防工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)(6）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......關(guān)鍵字：堤防工程土工合成材料應(yīng)用諸第塵二餓章株毀土工合成桃材料的功閣能和設(shè)計(jì)風(fēng)原則漲

雄第一澡節(jié)困腸反濾功能合

坡

妹第二錢節(jié)論膚排水功能徹

半

裕第三雨節(jié)施這隔離功能記

乳

泊第四蹲節(jié)君驗(yàn)防滲功能存

黃

膽第五往節(jié)增皮防護(hù)功能挽

石

暑第六陽節(jié)悟杠加筋功能息

土工合成材料具有多方面的功能，一種土工合成材料往往就兼有數(shù)種功能。隨著土工復(fù)合材料的發(fā)展，所兼有的功能就更多?？偟恼f來，土工合成材料的主要功能可歸納為六類，即反濾功能、排水功能、隔離功能、防滲功能、防護(hù)功能以及加筋和加固功能。現(xiàn)分別加以敘述。有關(guān)各種材料在不同工程中的應(yīng)用原則和施工方法參閱后續(xù)各章。第一節(jié)反濾功能一、反濾作用當(dāng)土中水流過土工織物時(shí)，水可以順暢穿過，而土粒卻被阻留的現(xiàn)象稱為反濾(過濾)。反濾不同于排水，后者的水流是沿織物表面進(jìn)行的，而不是穿越織物。當(dāng)土中水從細(xì)粒土流向粗粒土，或水流從土內(nèi)向外流出的出逸處，需要設(shè)置反濾措施，否則土粒將受水流作用而被帶出土體外，發(fā)展下去可能導(dǎo)致土體破壞。土工織物可以代替水利工程中傳統(tǒng)采用的砂礫等天然反濾材料作為反濾層(或稱濾層)。用作反濾的土工織物一般是非織造型(無紡)土工織物，有時(shí)也可以用織造型土工織物。二、典型應(yīng)用(舉例)堤壩工程中可以用土工合成材料作濾層的情況很多，以下是一些常見的使用場合。（1）堤壩粘土斜墻和粘土心墻的反濾層。（2）堤壩內(nèi)部和下游排水體濾層。（3）渠道、堤防、海岸等亂石或混凝土板護(hù)面下的濾層。俗罷（努4貓）水閘分星縫處、下忠游護(hù)坦、瑞河漫下的稅濾層。冒斤（時(shí)5虧）擋土墻揭、岸墻等傻背面排水憑系統(tǒng)中的跟濾層。難宏（皮6楚）排水暗容管或排水圖暗溝外面砌的包裹體吩。鉗異（洗7笑）減壓井遣或測壓管增的外裹體拋?？p悼以上應(yīng)用翼的示意見爛圖滿2-賤1殿。濁近此外，公迫路和機(jī)場劉跑道的基卻層，鐵軌責(zé)下道渣與秀土基間的縫隔離層等周，也都同覆時(shí)要求反撤濾功能。緒圖壓2-道1那反濾作用糕應(yīng)用情況黨示意圖三、反濾和淤堵機(jī)理以往的直觀概念都認(rèn)為土工織物起反濾作用等同于過篩作用，后來的研究卻證明土工織物所以發(fā)揮反濾功能主要是由于它具有促進(jìn)天然濾層形成的“催化”作用。另外，當(dāng)土工織物作為濾層而長期作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)有淤堵現(xiàn)象，從而使其反濾作用減弱或至消失。為此需要弄清淤堵的成因，方能有效地防止淤堵發(fā)生。（一）反濾機(jī)理鄙稍土工織物到的反濾作著用可以用涌圖俯2-罩2艘來說明。膀圖中左側(cè)嫁為大孔隙具堆石體，殃右側(cè)為被牙保護(hù)土，殿二者之間傲夾有起反扶濾作用的址土工織物材。當(dāng)水流檔從被保護(hù)富土自右向鎖左流入堆藍(lán)石體時(shí)，棟部分細(xì)土驗(yàn)粒將被水疲流挾帶進(jìn)暖入堆石體雖。在被保除護(hù)土一側(cè)島的土工織新物表面附助近，較粗說土粒首先逝被截留，譜使透水性育增大。同絞時(shí)，這部行分較粗粒涉層將阻止撲其后面的細(xì)細(xì)土粒繼港續(xù)被水流成帶走，而旺且越往后平細(xì)土粒被怖流失的可走能性越小端，于是就由在土工織積物的右側(cè)捎形成一個(gè)仆從左往右?guī)ьw粒逐漸鏡變細(xì)蒜的瞞“刪天然反濾偵層將”棗。該層發(fā)鴿揮著保護(hù)文土體的作銅用。可見蘭土工織物悶的存在只激是起了促趁成天然反掩濾層形成摩的贏“始催棒化利”掉作用絨。副以訴團(tuán)(麥二姓)忘么淤堵機(jī)理艘杯土工織物訪中的孔道必被堵塞，撇過水面積科減小，滲深透性下降影的現(xiàn)象稱掛淤堵。形渴成淤堵的登原因可分鞭為機(jī)械淤蘋堵、化學(xué)竿淤堵和生值物淤堵。廊一般情況撿下，機(jī)械予淤堵為主恩要形式。援圖像2-2皺紹反濾機(jī)理憂示意圖倡1腹—慰排水體忌；逮2摘—扔土工織物藝；舌3柔—晴“藏天粉然抬”蕉反濾層攻；墓4屑—綱原土體機(jī)械淤堵是土體中的細(xì)顆粒隨水流進(jìn)入土工織物孔隙中，并停留其中，隨時(shí)間增長，停留的細(xì)粒愈來愈多，織物的透水性愈來愈小。化學(xué)淤堵是由于滲流水中的各種離子，受化學(xué)作用形成不溶于水的化合物，如CaC03、Fe02等，停留于織物孔隙中，減少水流通道從而降低織物的滲透性。生物淤堵是土體或土中水內(nèi)的藻尖、菌頭微生物和有機(jī)質(zhì)在織物孔隙中滋長繁殖，堵塞孔隙所造成。浪化泡淤堵對織滲造型和非贊織造型土段工織物有偉著不同影絮響?？椩焱涂椢锟子懣谕ǖ绬螌?，管狀遇通道間不亦連通，故采孔口或通皂道內(nèi)任一分處被堵塞攜，整個(gè)通抗道即不通搖。針刺非砍織造土工?？椢飫t兼扒有垂直和框水平結(jié)構(gòu)頓，而且它環(huán)們之間是寶相通的，椅織物孔隙海呈迂回樹較枝狀的立玩體結(jié)構(gòu)，物水分進(jìn)入牌后即可相紛互串通，盈所以即使醋大部分孔嫩隙被堵塞杰，仍可保泡持相當(dāng)?shù)拇萃杆?。植勺四、反濾宗設(shè)計(jì)準(zhǔn)則持沃為了讓所貸選用的土婆工織物能舟長期發(fā)揮你反濾作用棒，對織物蝕應(yīng)該提出往一定的要振求。正像驗(yàn)以往采用宋粒狀土姥料蘿(供砂礫將料杠)青作反濾層竊時(shí)那樣，膛應(yīng)使土料侄粒徑符合赴一定的準(zhǔn)襪則。對用攀作反濾的社土工織物箱，基本要湯求如下，債焰(1絕)世被保護(hù)的屆土料在水盜流作用下敏，土粒不肝得被水流驚帶走，即解需要瓦有布“胡保土敢性沸”覺，以便防污止管涌破素壞。銹才(2征)倆水流必須誦能順暢通最過織物平舞面，即需于要竿有午“叨透水羅性幼”尋，以防止弟積水產(chǎn)生擴(kuò)過高的滲唐透壓力。枝聾(3圈)儀織物孔徑競不能被水?dāng)z流挾帶的泊土粒所阻舉塞，即要宵有涌“譯防堵予性映”譽(yù)，以避免土反濾作用蔥失效。抱莊扔(供一朱)仰塘保土性準(zhǔn)協(xié)則頌然既然要求恭織物保土貞，則織物鼻的孔徑與結(jié)土的粒徑憂之間就必笑須符合一麻定的關(guān)系述?？讖竭^摟大，土粒歡會穿過孔外洞而流失訓(xùn)；過小又右妨礙透水墨和容易被偶堵塞。漿槍借鑒傳統(tǒng)絞的粒狀土屋反濾層的把保土要求閃，并依據(jù)禍眾多的試蓮驗(yàn)研究表猴明，為了嶄保土，織奏物的某等編效孔貢徑效O誠e欄和被保護(hù)卻士的特征沒粒爐徑京d楊85暴之間應(yīng)該挨符合以下測關(guān)系：往O示e飼≤吧nd禽85各(立2-1)天式戀中柱O若e傍是一個(gè)由職試驗(yàn)測得父的等效孔泥徑值。目件前國內(nèi)外膀采用最多踢的藍(lán)是西O易e檔＝絨O里95揪，或暢者校O喇e酷＝航O寒90稈。濱O聽95雷和按O鹿90蛛之間的統(tǒng)哭計(jì)關(guān)系隊(duì)為淺O謝95評/O五90魚≈泉1.孩2鍛。祥d城85誤是被保護(hù)艱土的一個(gè)缸特征粒徑哭，可從被抗保護(hù)士的柴顆粒分析勢試驗(yàn)曲線嗓上查得，巖它表明土姓中粒徑小勾于該值的叫顆粒的質(zhì)礙量是全土膜質(zhì)量峽的售8抽5堅(jiān)％。而式慰中舊的晃n貴則是與土腫中的細(xì)轉(zhuǎn)粒廊(耽土粒粒衣徑矮d執(zhí)≤百0.07棚5m病m錦的部棍分姻)拉含量和不仙均勻系護(hù)數(shù)看C愧u叛(板＝狀d贏60淚/d邁10隸)星等相關(guān)的碧經(jīng)驗(yàn)系數(shù)急。熔獻(xiàn)冷SI/T研22裙5鳥—塘9棵8從《水利水親電工程土朗工合成材液料應(yīng)用技謀術(shù)規(guī)范》途規(guī)定膊，戒O申e債＝瀉O群95割，匪n菜一般交為紫1泄～洲2蜻，選用該蹦值的詳細(xì)并規(guī)定請參禾考該《規(guī)種范》。必啦須指出，惱以上病對川n釣值的規(guī)定望是針對一練般水流情腫況而定的擺，對于較排為復(fù)雜的饑情況，例遠(yuǎn)如對有往潔復(fù)水流或逐有動力作臺用的情況糧，則織物鞭的孔徑應(yīng)金該要求大氣一些。因只為在往復(fù)給水流情況禽下，織物午的保土側(cè)撿難以形輸成粉“好天然反濾卵層賤”崇；對有浪殃擊的情況團(tuán)，負(fù)壓會貓通過織物盡孔隙對土枕產(chǎn)生抽吸齡作用，等施等。鑒于裳上述情況翅，扛故盛SL/T燕22象5跪—劣9駱8然對此作出鐮如下規(guī)定捧：股O蹈95妄≤睛0.5d更85屬(渠2-2)贊另外鞋在一些特褲殊場合的洞特殊工程亭，如防汛些搶險(xiǎn)，往蜓往要求濾唯層中水流忠十分暢通世，此時(shí)需脅要采用孔攜徑較大的爆材料，有扔時(shí)甚至采臺用窗紗來順做反濾。善稻棚(丸二且)休涌透水性準(zhǔn)筒則棗雁目前對土雨工織物透臟水性的要普求，是以源織物和被苦保護(hù)士的絞滲透系數(shù)毒的相對關(guān)巧系來表示戒。規(guī)范對夾此作了如頑下規(guī)定：黑歷(1老)嫌被保護(hù)土察級配良好貿(mào)，水力梯大度低和預(yù)驢計(jì)不致發(fā)撕生淤爪堵希(蓄中粗砂街等劫)倍時(shí)濃K狹g薯≥法K般s營(駝2-3)吊顆(2寸)產(chǎn)若排水失符效會導(dǎo)致始土體結(jié)構(gòu)還破壞，且偉修理費(fèi)用銅高，或水舞力梯度高森，流態(tài)復(fù)老雜等情況許K臂g幣≥季10K智s赤(寨2-4)粒以上二式漸中搶的構(gòu)K細(xì)g設(shè)和槳K件s俘分別為土濱工織物和探被保護(hù)士茶的滲透系省數(shù)。映有的煎標(biāo)準(zhǔn)要求奮比塘式疲(2-4脈)論中半1留0胳更大的系眼數(shù)，是考分慮土工織散物在實(shí)際叛工作中，活其滲透系武數(shù)可能會伏由于織物坐被阻塞或般受壓變薄絞而降低的獎情況發(fā)生尸。灣鋼(深三城)犧規(guī)防堵性準(zhǔn)蓄則恨謙為防止土刻工織物在岸長期工作戚中被淤堵嗽，應(yīng)該用干選定的織洪物和被保前護(hù)的現(xiàn)場督土料作較陽長期試驗(yàn)離來檢驗(yàn)。通這樣做費(fèi)慧時(shí)費(fèi)事，秧因鉗此屬SL/T摘22儀5礙—銜9此8薯對于土工產(chǎn)織物防堵耗性提出了棍以下要求例：養(yǎng)哈(1蹦)網(wǎng)被保護(hù)土戚級配良好裝，水力梯波度低，流裝態(tài)穩(wěn)定，尸修理費(fèi)用呀小及不發(fā)潤生淤堵時(shí)棵O預(yù)95剃≥父3d損15飽(四2-5)叫式中帶：溫d踢15拋為被保護(hù)載土的特征性粒徑，即難土中小于燈該粒徑的爛土質(zhì)量占閑總土質(zhì)量旋的丸1領(lǐng)5襯％拌，所m牲m悄。紫慕(2朝)駐被保護(hù)土叨易管涌，卡具有分散倡性、水力扒梯度高、晌流態(tài)復(fù)雜芒、修理費(fèi)葵用大的情觀況。振豎勺1)給賓被保護(hù)土到的滲透系顛數(shù)律K娘s豈≥貝10壞-5弱cm/乓s掉時(shí)錢G真R旗≤票3乳(菊2-6)灑式中淋：冷G障R虛為梯度比概；輸K許s私為土的滲暈透系數(shù)。珠刑填2加)趣被保護(hù)土優(yōu)的滲透系鏈數(shù)并K易s粗≤瘡10鬼-5族cm/物s蹤時(shí)，應(yīng)以恥現(xiàn)場土料離進(jìn)行長期棗淤堵試驗(yàn)啦，觀察其紐淤堵情況遙。藍(lán)蒼晃這里需要財(cái)解釋一缸下舅“字梯度芬比蹤”詢的意義。汗梯度比是感美國陸軍巴工程師團(tuán)叔為了用較該短時(shí)間判井?dāng)嗤凉た棽[物濾層的鍬工作狀態(tài)若而建議的格一個(gè)指標(biāo)景，由淤堵笑試驗(yàn)裝置積測定，如師圖館2-藍(lán)3俘。圖中員的抬6餅代表待測徒定的土工玩織物，它咳被安放在錯作為支承籌體的透水司銅絲厲布烤7島上。織物猜上面是由介現(xiàn)場取來鳥的并按要局求壓實(shí)的小土。在織態(tài)物上姥面薦25m求m劑和再上易面陳50m爐m吹處的試驗(yàn)王筒兩側(cè)壁膜上，各安渠裝有測壓杰水陶管溜(琴同一高程筍兩側(cè)各設(shè)求一管是為坡了取其平體均值作為陜測讀水洪位誕)胖，試驗(yàn)筒桃頂不斷供堡水，使水爬流通過土億體、織物其，由圖中晉的調(diào)節(jié)賄管腳8咐排出。量槽測通過上筋面皺50m射m臺土層后測哪壓管的水浪位差，計(jì)攪算出相應(yīng)風(fēng)的梯屬度灘i周s覽；同樣量僚測通過下繭面漲25m啊m駁土層和土浙工織物的饞測壓管水宵位差，計(jì)蹤算出相應(yīng)傷的梯池度右i肯sg錫。后一梯門度對前一帥梯度的比南值，印即賺G擔(dān)R扯＝徹i揚(yáng)sg壘/i牧s算稱為梯度簡比朱。磁飽紅番G礎(chǔ)R痕≤吃3尤的準(zhǔn)則可雁以轉(zhuǎn)化為辜滲透系數(shù)熄的概念。濃按此，應(yīng)月該有Ksg/Ks＞1/3(2-7)式中，Ksg為織物的滲透系數(shù)，Ks為土的滲透系數(shù)?？梢?，為了防堵，水流通過土和織物的滲透系數(shù)要求大于純土的滲透系數(shù)的1/3。容圖廁2-抖3吉淤堵試驗(yàn)失裝置示意鼻圖桿1熱—短供水管和酸供水閥門芽；勢2恒—既滲透儀上駁蓋劃；鑰3獵—算溢水管和免止水夾廳；激4斤—輕滲透儀上筍筒猶；蹦5蔑—光土樣變；倉6慚—屠土工織物貧試樣宣；蝦7刮—秧兩層銅絲隊(duì)布主；怠8紅—芝調(diào)節(jié)管和倚止水管舒；派9勒—勻漏斗和集熊水管非；盲1欄0局—掠量筒稍碰浪附帶說明符，上面所靈述的和其熟他一些現(xiàn)徒有的保土妹準(zhǔn)則都是賞針對非織謎造型土工眼織物制定未的。對于山織造型土漠工織物，蒸現(xiàn)在還沒丹有公認(rèn)的遵準(zhǔn)則猶，諷SL/晨T22揪5范—仰9潛8慌的條文說嚇明中介紹堵了部分單膜位的經(jīng)驗(yàn)跟，可供參聯(lián)考。另外代，為了防風(fēng)堵，許多璃專家主張呈，采用的善土工織物冒的孔徑宜風(fēng)較準(zhǔn)則要柴求的適當(dāng)?shù)A加大。乏五、設(shè)計(jì)板要點(diǎn)扣疏采用土工梨織物作為妙反濾層時(shí)巷，首先要懶求選用的茅材料必須奮滿足反濾屢準(zhǔn)則；其楊次，它們膀在鋪設(shè)后秧必須是穩(wěn)露定的；再脆次，雖然坦它們并不例是作為受學(xué)力部件來電作用，但辜需要有一椒定的強(qiáng)度講，應(yīng)能承糊受施工應(yīng)毛力和可能絹遇到的其程他荷載。站因此一般彩的設(shè)計(jì)應(yīng)烤該包括以揀下內(nèi)容。沿時(shí)徐(歇一漲)經(jīng)帝提供必要補(bǔ)的基本數(shù)紡據(jù)廣薪1餃.匆被保護(hù)土潮的主要物坊理力學(xué)性欠指標(biāo)折儉被保護(hù)土紛的主要物溜理力學(xué)性胡指標(biāo)包括英：土的分資類、顆粒仆分析曲浪線止(碑由此可查寺取土的特句征粒寧徑慰d巖85尊、滲d近60略、統(tǒng)d夏15肢、夢d修10隆…兼)體、土的不鉤均勻系蛾數(shù)疏C論u躺＝劍d許60添/d奉10醒、土的滲羽透系蘭數(shù)錯K針、土的抗浸剪強(qiáng)度指失標(biāo)、土的辨化學(xué)成分烈等，它們戒可由試驗(yàn)奮確定。咬席吹2惹.估填土的性客質(zhì)指標(biāo)褲填土的性瀉質(zhì)指標(biāo)即叨回填土的擱擊實(shí)試驗(yàn)槽曲線，從尖曲線上確故定填土的憤最大干容危重萌γ擊dmax輛和最優(yōu)含弟水印率巷W副op密。陳責(zé)倚3挖.護(hù)待選土工筑織物的性攔質(zhì)指標(biāo)爸灰水待選土工性織物的性玻質(zhì)指標(biāo)包草括土工織學(xué)物的單位而面積質(zhì)協(xié)量腳M咐、等效孔隱徑于O重95戰(zhàn)、垂直滲肯透系夏數(shù)苗K獲υ藝、水平滲拳透系沾數(shù)貢K蜂h那、抗拉強(qiáng)修度以及由鑰淤堵試驗(yàn)巷測得的梯馬度偵比毀G受R柴等。假懇(菌二答)滾促一般的強(qiáng)曲度要求