基础工程课件 第六章 土工合成材料.ppt

土工合成材料第6章 土工合成材料是以高分子聚合物和玻璃等为主要原料制成的一种新型的工程材料:一、概述高分子聚合物:聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯等特点：质量轻、强度高、弹性好、耐磨、耐酸碱、不易腐烂、不易虫蛀、吸湿性小等缺点：阳光照射下易老化 二、分类按制造工艺和工程性能分类 三、性能指标1、物理性质指标（1）比重（2）单位面积质量（3）厚度2、力学性质指标（1）抗拉强度（2）撕裂强度（3）握持拉伸强度（4）摩擦试验强度（5）拉拔试验强度（6）压缩性（7）蠕变性3、水力性质指标（1）渗透性（2）等效孔径 四、主要功能1、滤层作用2、排水作用3、加筋作用4、隔离作用5、防护作用6、防渗、隔水和封闭作用 土工合成材料用于排水过滤的典型实例 五、工程应用1.用于加固土坡和堤坝高强度的土工合成材料在路堤工程中有几种可能的加筋用途：①可使边坡变陡，节省占地面积；②防止滑动圆弧通过路堤和地基土；③防止路堤下面发生因承载力不足而破坏；④跨越可能的沉陷区等。 由于土工合成材料“包裹”作用阻止土体的变形，从而增强土体内部的强度以及土坡的稳定性。 2.用于加固地基利用土工合成材料在建筑物地基中加筋已开始在我国大型工程中应用。根据实测的结果和理论分析，认为土工合成材料加筋垫层的加固原理主要是：(1)增强垫层的整体性和刚度，调整不均匀沉降；(2)扩散应力，由于垫层刚度增大的影响，扩大了荷载扩散的范围，使应力均匀分布；(3)约束作用，亦即约束下卧软弱土地基的侧向变形。 3.用于加筋土挡墙在挡土结构的土体中，每隔一定距离铺设加固作用的土工合成材料时可作为拉筋起到加筋作用。 4.垃圾填埋场中的周边围护利用土工膜土工粘土垫、土工织物、土工网格、土工排水材料等进行防渗、隔水、隔离反滤、排水、加筋等，防止垃圾渗滤液渗出，引导渗滤液排走、回灌、防止垃圾滑动、覆盖垃圾等。 六、加筋作用机理在砂土中加筋的作用主要是约束土体的侧向变形，相当于对土体增加一个侧限压力，或者增加土体的竖向承载力，加筋之后，相当于在砂土中增加个视凝聚力CR。 七、加筋挡墙及其设计原理1、受力分析 实际破裂面： 加筋挡墙的结构类型： 2、加筋土挡墙的设计要点1、设计的主要内容(1)加筋体的断面形式 (2)填料：砂性土(3)加筋材料：抗拉强度较高、延伸率较小、表面摩擦力较大的土工合成材料(4)墙面板：钢筋混凝土制成，形状：十字形、L形等(5)墙面板的基础：条形基础，宽大于0.3m,深度大于0.15m。 2、内部稳定性分析（1）土压力计算 （2）加筋布置的间距肋带式，竖向间距：满铺式，竖向间距： （3）加筋锚固长度（4）回包宽度 3.外部稳定性分析 八、坝堤软基加筋高强度的土工合成材料在路堤工程中有几种可能的加筋用途：①可使边坡变陡，节省占地面积；②防止滑动圆弧通过路堤和地基土；③防止路堤下面发生因承载力不足而破坏；④跨越可能的沉陷区等 1、坝堤软基加筋设计坝体和堤基滑动破坏的类型 （1）加筋堤的承载力分析 （2）堤坝整体滑动分析 （3）弹性变形破坏分析设计时检验加筋材料的拉伸模量： （4）抗拔锚固破坏分析 （5）水平滑动分析 曼谷现场试验堤（1997年）参考堤破坏堤高：4.2米3*9kN/m+1*19kN/m加筋破坏堤高：4.6米提高到1.1倍1*200kN/m加筋破坏堤高：6.7米提高到1.6倍 九、建筑地基加筋地基承载力随加筋层数的增加而增加 设计计算理论分析和实验观察都表明，基础下方的土在沉降的同时向两侧扩张，地基土破坏时，基础两侧的地表隆起，因此在基础下方存在着一个拉伸变形区域，如果将土工合成材料布置在这个区域，将产生拉力，提高地基的承载力。计算按照拉筋不允许被拉断裂和滑动拔出失效为准则，则： 1、抗拉验算 （2）抗拔验算 （3）加筋层数最优为3层 十、土工合成材料用于桩基础土工合成材料在桩基础的应用主要有：加筋碎石桩、加筋承台和加筋抗拔桩等。1、            土工合成材料加筋碎石桩一般碎石桩由散体材料组成，与柔性桩、刚性桩等粘结材料桩不同，材料本身没有粘结强度，依靠桩周土体的侧限作用保持其形状并承受荷载。试验证明膨胀松散常发生在距桩顶1~1.5倍桩径的深度范围内。为了提高碎石桩的承载能力，这些年在不少工程中采用了土工格栅或织物加固碎石桩的方法，并进行了一些试验和理论分析工作。（1）在桩体内距桩顶一定深度范围（2~3倍桩径）内分层水平布设圆形土工格栅或织物；（2）在桩周裹一层土工格栅或织物。 路堤路堤大尺寸承台垂直桩斜桩小尺寸承台垂直桩加筋土工织物（a）传统的桩路堤（b）土工织物加筋桩承台路堤2、土工合成材料加筋桩承台在北欧的斯堪的纳维亚和部分东南亚国家很流行在路堤下用桩基础。路堤荷载向桩体传递，需要紧密布置桩，且桩头上设加大的承台。此外，沿路堤的边缘，设置斜桩来抵抗由路堤产生的向外的剪切推力。在桩承台上加土工格栅或织物允许桩的间距增大，桩承台减小，而且，由于土工合成材料加筋对路堤填土有水平约束作用，削弱了路堤填土的水平推力，从而可以不设斜桩。桩承台上的土工合成材料复合地基，主要由土工格栅或织物与砂石褥垫层组成。