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中图分类号 TV871 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0143-01
土工合成材料是20世纪出现的一种新型的岩土工程材料,使用初期品种较少,主要为土工织物和土工膜两大类。早在20世纪50年代土工织物被成功地作为滤层材料替代砂石粒料反滤层,而土工膜应用得更早,在30年代末40年代初即用于水池、水渠的防渗。我国于60年代中期将土工膜用于渠道防渗、裂缝堵漏,70年代应用土工织物作防冲材料及加固地基等取得良好效果。土工合成材料的大规模应用始于20世纪80年代。这种新型材料以其良好的工程性能,及其具有重量轻、强度高、生产工厂化、质量稳定、施工方便,价格低等优点深受岩土工程师们的欢迎。
1 土工合成材料种类及工程应用
土工合成材料是以高分子聚合物为原材料,用人工合成的方法制成的合成材料。高分子聚合物的种类很多,最常用的聚合物有聚乙烯醇、聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚乙烯5种,在实际工程中通常根据这5种原材料的纤维强度、相对密度、软化点、耐酸碱及耐久性等特性供工程选材时参考。土工合成材料制品近年发展很快,远远超出早期土工织物和土工膜两大类,众多产品如何分类至今没有统一准则。在《土工合成材料应用手册》将土工合成材料分为4大类:①土工织物,包括机织土工织物和非织造(无纺)土工织物;②土工膜;③特种土工合成材料,如土工格栅、土工网、土工垫、土工格室、土工膜袋,土工泡沫塑料等;④复合型土工合成材料,如复合土工膜、塑料排水带等。这种分类的好处是概括性强,不断出现的新产品可方便地归人,例如近年用得较多的高强加筋带、玻璃纤维土工格栅可归入特种土工合成材料一类中,而软式排水管、塑料盲沟可归人复合型土工合成材料一类。土工合成材料的功能是多方面的,通常把它概括为6种基本功能:①反滤功能;②排水功能;③隔离功能;④加筋功能;⑤防渗功能;⑥防护功能。这6种功能有的可以明确分清楚,有的不易分清。实际应用中土工合成材料往往同时兼备几种功能。任何应用土工合成材料的工程几乎都存在隔离作用,用于过滤作用的土工织物往往同时伴随排水作用。在进行土工合成材料设计时,需明确主要的、次要的和附带的功能。
2 土工合成材料常规试验
常规试验为最常用的、操作较简单的基本试验,包括物理、力学和水力学性能试验。目前用土工直剪仪进行小尺寸的土与土工合成材料界面摩擦试验用得也比较多。
1)物理和力学性能:物理指标为土工织物的重量和厚度。力学指标内容较多,单向受力有条带拉伸、握持拉伸和撕裂3种试验;周向受力试验有圆球顶破、胀破、CBR顶破、刺破及落锥等5种试验。这10项指标测定均可遵循纺织系统颁布的国家标准进行试验。土工合成材料的早期产品土工织物是应用于工程的纺织物。土工织物应用纺织技术制造,因而用纺织品试验标准进行检测,土工织物沿用了纺织品大多数试验方法直到今天。
2)水力学性能:土工织物的水力特性在岩土工程应用中十分重要,在20世纪80年代由岩土工程师们研究和制定了测定土工织物渗透系数和孔径两项试验。不久ISO国际标准通过了渗透系数和孔径试验标准。
3)土一土工合成材料相互作用的界面摩擦特性:工程设计中常需要提供土一土工合成材料之间摩擦系数。在20世纪80年代开展了这方面的研究。其试验设备大多采用土工试验直剪仪和土工试验箱。利用直剪仪作界面直剪摩擦试验,将土工织物固定在上盒底部或下盒顶部,盒内填土进行直剪试验。利用土工试验箱进行拉拔摩擦试验,箱内填土,土工合成材料埋在土中,进行拉拔。这种试验制样较困难,一般常规试验仅用小尺寸直剪仪进行砂土一土工织物的直剪摩擦试验。
3 土工合成材料耐久性试验
1)老化问题:土工合成材料在大气环境中光、水、氧、热作用下,聚合物的分子结构发生变化,力学性能逐渐缓降,产生老化。目前常用老化试验有自然老化法和人工老化法两种。自然老化试验是对铺设在某特定地点及在当地自然条件作用下的土工合成材料,按时定期取样进行物理力学性能测试,可得到强度随时间的衰减情况。这种试验资料能可靠地反映实际情况,得到较可靠的长期强度,然而非常花时间。另一种人工老化试验利用人工气候箱对土工合成材料进行加速老化试验,气候箱可调控光源种类,光照温度和强度等因素。利用光源强度和光照时间,人工老化速度大大高于自然老化,但它与实际有差距,可靠性较差。
2)蠕变问题:土工合成材料具有明显的蠕变特性。材料在某一恒定荷载作用下发生徐变,变形随时间不断增大,达到某一应变后,应变速率逐渐减小,应变缓缓趋向稳定。蠕变研究试验表明,影响蠕变特性的主要因素有:原材料种类,材料承受的荷载水平,材料约束条件,温度等。
3)淤堵问题:淤堵主要发生在用于过滤和排水工程的针刺无纺土工织物中,在过滤过程中织物的孔隙被堵塞。产生淤堵原因可以是物理的、化学的、生物的或其他冻融、干湿等。最常见的是物理淤堵,通过织物的水中所夹带的细粒土滞留在孔隙中或封住孔口;化学淤堵是过滤的水中含有化学溶液,合成化合物滞留孔中;生物淤堵是有的微生物对某种材料有亲和力,滞留土工织物进行繁殖堵塞孔隙。这些淤堵现象可交叉同时发生。
4 讨论与总结
常规试验主要对象是片状土工织物、土工膜。由于这些产品具有良好工程性能,用量逐年增多,其试验方法日趋统一和规范化。此外,为进一步探索材料基本性能的蠕变试验得到广泛重视。土工合成材料问世至今短短几十年,期间产品的种类、用量和使用领域飞速发展,发生了翻天覆地的变化。然而对比土工合
成材料测试情况,似乎有些不相称,有关物理、力学性能指标测试方法基本还是沿用当年纺织品的标准。这些标准的特点是能简单、方便且可靠地反映织物自身的力学性能;可以评价土合成材料的质量、均匀度、强度和延性;可对同类产品进行比较和选择。施工现场土工合成材料是埋在土中的,是在土的约束下工作的,显然纺织品标准不能满足此要求,大多试验仍仅对织物自身参数进行比较,主要是试样尺寸和形状的变化,边界条件变了,就方法而言无本质上的突破。其中主要变化是,土工织物拉伸强度试验中,以宽条(宽200 mm)试样代替纺织品窄条(宽50 mm)试样,其他无甚变化。大部分物理、力学性能纺织品测试项目继续沿用。
参考文献
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引言
工程中为了起到保护或加强土体的作用一般将土工合成材料置于土体表层或各层土体之间。土工合成材料具有防渗、排水、反滤、防护、加筋和隔离等功能,如今在水利工程中,其规模与作用是其他工程领域无法比拟的。就目前来说,土工合成材料是继木材、钢材与水泥之后的第四种建筑材料。本文主要分析了土工合成材料的施工技术和土工合成材料在工程施工中的应用。
1 土工合成材料的分类
土工合成材料的本文由收集整理主要原料有聚乙烯、聚丙烯以及聚氯乙烯等高分子聚合物,主要分为土工织物、土工膜、土工符合材料以及土工特种材料。在近几年的水利工程中土工织物、土工膜以及土工复合材料的使用相对较多。土工织物分为有纺土工织物和无纺土工织物两种类型,在大坝工程中通常使用针刺无纺土工织物作为配水反滤设施,主要是它具有空隙率高、渗透性大以及排水性好的优点。土工膜具有很好的防渗性能,并且价格便宜。但是由于其cbr的顶破强度较弱,因此不适用于防渗要求较高的工程部位。由于土工复合材料将两种或两种以上的土工合成材料组合成了一种产品,不但品种繁多、功能各异,并且还具有防渗和排水两个作用,因此,在大坝工程中土工复合材料应用相对较多。
2 土工合成材科在水利工程方面的具体应用及其施工
2.1 混凝土坝防渗方面的应用 垂直铺膜防渗和坡面铺膜防渗是防渗土工合成材料应用的两大方面,其施工工艺和铺设工艺由于其铺设结构形式的不同也不一样。土工材料经常受到尖棱物的穿刺而被破坏;土工薄膜在承受水压力和土压力的情况下由于没有约束支持而被鼓破;薄膜在下层气体或液体的顶托作用下产生应力集中而被破坏;铺设在支撑土与混凝土面板之间的土工薄膜由于受到温度、重力、土移、浪击和水位变化等因素的影响而导致土工薄膜产生过度拉伸,撕裂或擦伤;在斜面上用土或混凝土面板保护土工薄膜,当水位骤降时,土体中的孔隙水压力和库水位失去平衡而造成失稳滑动。在施工过程中为了有效的避免或减少类似问题的发生一定要按照施工规范和施工组织设计进行施工以保证施工质量。
在防渗结构中设置上下垫层以保护土工膜不受破坏,并且下垫层还具有排水和排气的作用。铺设土工膜以后,由于土中排出的气体或产生的沼气过多就会顶托土工膜而造成土工膜的破坏,而膜下也会因为缺陷引发渗漏而产生积水,因此,为了有效的减少土工膜的破坏程度,尤其铺筑膜的面积加大时一定要考虑排水以及排气等措施。
(防渗设计与施工)
有毒物质进入水体不但会污染环境,更会危机人畜的生命,根据多年的经验,渠道的防渗土工膜厚度不应小于0.25mm。如果土工膜太薄不仅容易发生气孔,在施工中也容易受到损害,从而降低防渗效果。由于隧道、洞室的围岩(土)都有渗水,因此为了确保防渗衬砌工作安全进行,必须将渗水通过排水沟排走,这时主要使用复合土工膜或合适的防排水材料。
2.2 堆石坝防渗中的应用 白云水库大坝为粉土斜墙堆石坝,而坝体是经过两次填筑而成的。由于当时筑坝技术较低并且碾压质量差,因此,斜墙的密实度较差,部分地段出现了较大程度的透水。在内坝坡右侧距坝轴约5~12m间段中产生了渗透破坏变形,坝体出现了塌陷(长10m,宽8m),虽然后来对此段进行了相应的处理,但是斜墙部位和反滤料质量较差的部分由于没有处理仍然存在着不安全隐患。经过水文地质试验,粘土斜墙部位的透水性已经超过了规程的要求值。
(处理方案选择及施工)
在处理大坝病险中先后提出过四种处理方案,分别为换土重做粘土斜墙、就地翻压处理、复合土工膜防渗以及灌浆。由于复合土工膜具有防渗性能好、应变形能力强以及施工方便等优点,在结合工程的实际情况以及透水性超过规程规定的要求值等选择复合土工膜防渗铺盖方案进行处理。
为了不影响水库正常蓄水,土工膜的施工安排在第二年3月初~5月底进行,总工期92天。主要施工步骤是:拆除原护坡石→基础开挖→铺膜坝面开挖清理并夯实→防滑槽开挖→周边接合槽开挖→铺下垫层→土工膜铺设、薄膜连接→铺上垫层→回填防滑槽及保护层→周边接合槽回填→铺反滤过渡层→护坡支砌→检查验收。
2.3 加筋土挡墙的应用 极限平衡法和有限元法是目前加筋土挡墙设计的两种类型。由于不能够准确协调的建立紧材和填土两者之间的本构关系,而加筋土挡墙采用的筋材有两种,因其抗拉模量不同并缺乏破坏准则,工程中几乎都采用极限平衡法。而有限元法仅作为一种辅助的对比方法。
(加筋土垫层设计与施工)
采用圆弧法计算加筋垫层的抗深层滑动,根据实践我们看出提高的稳定平安系数较小,表明现有的稳定分析方法不能反映筋材起到的全部作用。相关研究认为,潜在的滑动面在加筋后可能会往深处发展,受到局部限制以及地基中应力分布的变化,地基土的侧向位移也会发生相应变化,但在计算中没有计入这些有利因素,因此分析方法有待改进。
2.4 反滤方面的应用 在水利工程中一定要注意水土流失的问题,如果土粒过量的流失就会造成管涌和流土破坏,当土中的水从细粒土流向粗粒土或从土内向外溢出的时候,如果没有反滤层的保护,土粒就会随着水流的作用被带出土体以外。传统的反滤材料采用的是砂砾粒,由于砂砾的粒径不同一般要分2-3层进行铺设,因此施工工艺相对而言比较复杂。工程上经常采用土工织物代替传统的颗粒层,主要是由于两者的过滤功能是一样的。在地下水的渗流作用下,采用土工织物不但有效的防止了土颗粒过量流失而造成的破坏,同时还能达到顺利排泄水流的效果,有效的避免了由于孔隙水压升高而造成的土体失稳。
关键词:港口工程;加筋土;设计方法
Abstract: this paper introduced the particularity of port engineering of port engineering reinforcement material mechanics of performance requirements, and compared the reinforcement structure and traditional structure types of the difference between the wharf, summarizes the reinforced structure used in port engineering of advantages. And analyzes the reinforced materials used in port engineering, there are still problems, this paper introduces the port engineering structure design of reinforced terminal process method.
Keywords: port engineering; Reinforced; Design method
中图分类号:U655文献标识码:A文章编号:
引言
随着我国经济的快速发展,全国各地的各类工程项目建设如火如荼地进行着,施工工艺及设计研究水平也进入到了快速的发展期。自上世纪70年代以来,土工合成材料的加筋土技术被引入我国的工程设计中,并且在各类工程项目中被广泛应用,如铁路、公路、水利以及各工程的防灾减灾中都有土工合成材料的加筋土技术的踪影,更为引人注意的是目前我国正大力发展的高铁项目建设中,加筋土技术也被广泛地推广开来了。与广大工程人员所熟知的重力式挡土墙相比,将加筋土应用于挡土墙中,使之具有用地面积更小、工期缩短、造价低廉、施工便捷、以及就地取材方便等优点。目前我国将加筋土应用于港口码头的建设的报道还不多,但随着近年来我国海洋近岸工程的快速发展,国家对海洋经济开发的高度重视,工程设计人员着眼于将加筋土技术应用于港口码头工程中,但当前国内关于加筋土应用于港口工程的实例报道不多,而且设计方法也还处于广大工程人员的研究和经验积累。本文着力于介绍加筋土应用于港口码头结构的设计方法,以及对土工合成材料的性能的特殊性要求。
1与传统类型码头的区别
如前文所述,与以往传统港口码头结构形式相比,土工合成材料的加筋土港口码头具有用地面积更小、工期缩短、造价低廉、施工便捷、以及就地取材方便等优点。以下将其优点作一阐述。
与传统码头结构相比,土工合成材料的加筋土港口码头由于其加筋土结构承载力大,更容易满足稳定性的要求,所以在设计时其挡土墙截面积可以缩小,所以占地面积要小得多。此外该结构中的加筋材料承担主要荷载,结构的表面一般配以装饰性材料,还可以美化环境,更适合现代人们既满足承载力要求也要达到美观的要求。
加筋土结构的码头由于没有传统意义上的大型构件,施工时不需要重型的机械进入到施工现场,并且加筋土结构的加筋材料一般适合就地取材。这样既节约了人力物力也缩短了工期,更使得整个港口工程的预算得到了降低。据相关的资料显示,应用了土工合成材料的加筋土港口码头结构的造价平均值是传统施工工艺下的港口码头的造价平均值的60%左右,由此看来,其对于港口工程的设计人员来说是个很好的选择。
2港口工程中加筋土材料性能要求和需要解决的问题
2.1设计使用材料的性能要求
将土工合成材料的加筋土结构应用于港口的码头工程中,主要是由于加筋土材料具有较好的抗拉性能。由于加筋土结构具有柔性结构的特性,港口工程中对加筋土材料的性能要求较高。
首先是加筋土材料需具有足够抗拉强度和符合一定要求的延伸率。参照我国的铁路行业中的相关规定,要求加筋土材料在其发生一定延伸的情况下依然具有足够的抗拉强度。一般规定土工合成材料的最大延伸率小于10%,且其抗拉强度要达到35KN/m的要求。此外,加筋土材料在长期的荷载作用下,会发生蠕变而使得材料的应力失效,进而需在考虑加筋土材料的蠕变效应的情况下,要使其抗拉强度达到设计要求。
其次,土工合成材料的加筋土结构之所以能够发挥其承担上部荷载的作用,是随着施工完成后时间的推移,加筋材料与土之间协同作用的机理,相互调整至最佳状态。即加筋材料与土之间需产生足够的摩擦力以使得筋土协同作用。参照公路行业中对加筋土材料的规定,要求加筋材料与填土结构界面的抗剪强度不小于素土结构的界面的抗剪强度的90%。所以加筋材料的摩擦性能是考量其是否能满足港口码头结构设计稳定性要求的一重要指标。
其次是对于港口工程的设计使用寿命长的特点,且港口工程所处环境的复杂性,需考察加筋材料的耐久性能,使其满足港口码头工程的设计年限的要求。
2.2加筋土材料目前存在的问题
当前港口与航道工程行业尚没有对加筋结构的筋材选择作出相关的规定,港口工程由于其特异性,对于加筋结构应用于港口工程中还有诸多问题有待工程人员进一步研究,完善加筋材料的选取规范,也为研发部门提供方向。
国内关于加筋土挡墙结构的设计理论体系,更多在考虑公路或铁路工程的工程特性的基础上搭建而成的。而港口工程的加筋土结构具有其特有的性状。尚需工程研究设计人员结合现有理论基础,并考虑港口工程的特殊性的情况下,总结出适用于港口工程的设计理论。
如前文所述,加筋材料的蠕变效应是影响其材料的强度性能的重要因素,从而对于加筋土结构的稳定性及耐久性的相关研究无法绕过的一个问题。国内对于加筋材料的蠕变特性的处理方式主要是根据不同材料提出不同的蠕变折减系数,应用到工程设计中去。对于土工合成材料千变万化的特性,且新材料层出不穷,不同的土工合成材料的蠕变折减系数尚处于经验积累过程中。
加筋土结构的设计使用年限与土工合成材料的耐久性时息息相关的,港口工程结构由于其特殊性,对土工合成材料的抗冻融的能力、海水的侵蚀、阳光辐射以及长期荷载作用下的耐久性能要求较高。随着材料科学的快速发展,土工合成材料的在抵抗老化的性能上面取得了可喜的进步,但据相关资料统计,港口工程中的土工合成材料的老化速度较其他工程项目上同类型材料更快,即港口工程对土工合成材料的抗老化性能有更高的要求。目前国际上以荷兰对土工合成材料的使用寿命研究最为领先。
3港口工程加筋土码头结构设计流程
图1为笔者根据本人的工程经验总结的港口工程中加筋土码头结构的设计流程,总体上首先对结构所需的加筋土在工程中的长期荷载作用(包括筋材的蠕变特性、环境温度、水文、材料的老化特点)下抗拉强度设计值的确定,其次分别进行加筋土码头结构的内部稳定性验算和外部稳定性验算。其中内部稳定性验算中的其他验算,为根据工程的不同要求,进行其抗震设计验算、验算筋材与面板直接的链接强度等;外部稳定性验算中的其他计算包括加筋结构的深层滑动稳定性、加筋土结构的各位置的沉降预测计算并且对于有抗震要求还需进行地震稳定性验算等。
图1 港口工程中加筋土码头结构设计流程图
4结论
随着我国海洋经济的大力发展,加筋土结构逐渐被广泛应用于海洋近岸工程中。将加筋土结构应用于港口工程的码头建设中,其结构设计计算理论体系有待研究人员加以完善。本文结合港口工程的特殊性介绍了港口工程对加筋材料的力学性能的要求,分析了相比与传统结构的港口码头,加筋结构具有造价低廉、施工便捷、工期短等优势。对于港口工程设计人员,还需考虑到应符合港口工程对加筋材料特殊性要求,对于加筋材料的应用于工程存在一些问题有待研究人员进一步研究。
参考文献
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1加筋土的概念
土工合成材料的主要功能之一——加筋功能是指将土工合成材料铺设于土中形成加筋土,形成复合体结构,从而使整个结构系统的力学性能得到较大改善。土体本身具有一定的抗压和抗剪强度,而其抗拉强度却很低,将适当的筋材掺入或铺设于土中后,可以扩散土体所受的力,传递拉应力,限制土体的侧向移动,从而可以提高土与周围建筑物的结构稳定性。
2加筋土的机理
将筋材沿主应变方向铺设来提高土体的抗拉强度,其原理与在混凝土中加入钢筋的类似,土与筋材形成复合体,共同承担外力,筋材与土体的相互作用是其抗拉强度增加的主要原因。根据工程实践可知,加入筋材以后的松砂可保持一定的高度和直立状态而不倒塌,这说明加筋土的力学性能与稳定性与加筋前相比,都得到了较大的改善。
到目前为止,对筋材与土体之间相互作用原理的解释大致可总结为两类:一是摩擦加筋原理;二是准粘聚力原理或似粘聚力原理。
试验发现:加筋土的抗剪强度包络线是呈双直线的,转折点对应压力即为临界周围压力。临界周围压力的大小和加筋土界面的摩擦抗剪强度以及筋材的抗拉强度有关:筋材与土体之间界面的摩擦抗剪强度越大,临界周围压力越小。(1)当周围压力小于临界周围压力时,加筋土的破坏形式是筋土相对滑动破坏,这主要是由于筋材的摩擦角增加提高了加筋土的抗剪强度;(2)当周围压力大于临界周围压力时,加筋土的破坏形式为筋材拉断破坏,这主要是由于粘聚力的增加使得加筋土抗剪强度得到了提高。
3加筋土在公路工程中的应用
3.1 路堤加筋
当在路堤中加入筋材,路堤的整体稳定性可以得到提高,并且其不均匀沉降有所减小并得到控制,因此加筋土在路堤中得到了较为广泛的应用。其工作原理是利用筋材具有抗拉能力,通过土与加筋材料之间的摩擦力,限制土体的侧向移动从而提高路堤的稳定性,路堤的整体性得到提高,均匀分散荷载,减小不均匀沉降。在工程中,主要采用土工格栅、土工织物、土工网等土工合成材料作为路堤加筋的筋材,这些土工合成材料应该具有足够的抗拉强度,具有较高的刺破强度、顶破强度等特性。只有填方压实度良好时,筋材与土体之间才具有足够的摩擦力,才能最大发挥其加筋效果。因此在施工中,应加强路堤的压实,使得填方路堤得到充分压实,以保证加筋土的加筋效果。
3.2 软土地基处理
软土具有天然含水量大、可压缩性高、承载能力低的特点,因此在软土地基上修建公路,必须对其进行加固处理。采用土工合成材料对垫层和路堤下部加筋处理,不但可以提高路堤的稳定性,还可以改变其力学性能,因此进行软基处理时会经常采用加筋土技术。将土工合成材料设置在路堤底部,除了具有上述的加筋效果外,还兼有过滤、排水、隔离等多种功能。筋材应在路基全宽范围内满铺,并且将其铺设于排水垫层之上,同时尽可能设置于路堤底部。
3.3 路面加筋
将加筋技术应用于路面工程中,主要由于其可以减少或延缓反射裂缝的数量,减少沥青路面的车辙等优点,且在半刚性基层沥青路面中基层的疲劳寿命还可得到适当的提高。沥青路面加筋是利用筋材的抗拉强度和抗拉模量较大来阻止裂缝向路面延伸。目前主要选择土工织物和玻纤网等土工合成材料应用于沥青路面加筋的,这些选用的筋材必须具备强度高,延伸率小,同时要求材料耐高温,否则材料的性能会在高温摊铺沥青混凝土时发生明显变化。
3.4 加筋土挡土墙
在公路工程中,路基挡土墙、加筋土桥台以及护坡工程等是加筋土挡土墙的主要应用形式。墙面板、填料、筋材这三部分组合而成形成加筋土挡土墙。在加筋土挡土墙结构中,其作用机理是由于填料自重和外力能共同产生侧压力,墙面板由于受侧压力的作用,通过面板上连接件将此侧压力传递给筋材,该力有将筋材从填料中拉出的趋势,而筋材又被填料与筋材之间的摩擦力阻止。由此可见填料和筋材由于摩擦力的存在从而被联结起来,加上墙面板,即形成一重力式挡土墙。
加筋土挡土墙结构的特点:(1)施工中可以预先制作面板和筋材,从而使加筋挡土墙的施工变得简便、快速,可以节省劳力和缩短工期;(2)加筋土挡土墙是一种很好的抗震结构物,主要是由于其结构物柔性,能够适应地基轻微的变形;(3)加筋土挡土墙同时具有节约用地,造型美观的特点;(4)加筋挡土墙的造价比较低;(5)加筋土挡土墙的安全性能较好。
4结语
加筋土的效果不仅和筋土界面的摩擦特性有关,同时还与加筋材料的层数或间距、布置、强度和刚度等多种因素有关。一般认为加筋的间距越小,筋土界面的摩擦强度越高,加筋效果越显著。在一定的范围内,抗剪强度随着加筋层数的增加而近似线性增加,但超过某一加筋层数后,抗剪强度不再有明显的增加。
用于加筋土工程中的土工合成材料非常广泛,新型材料在不断的推出,加筋土的应用领域在不断扩展,其应用是一项不断发展完善的新技术。但是加筋土的实践应用和理论计算方法并不是同步发展的。有些加筋土应用技术有着较丰富的经验,且建立了一套相对成熟的设计计算方法;但还是有很多经实践应用反映出有较好的加筋技术,但其基本理论研究还不够成熟,目前完整的设计计算方法还没有建立起来。所有在今后的设计、研究及施工应用中,需要通过不断的实践经验总结和理论研究,来进一步提高和完善。
参考文献
[1] 土工合成材料工程应用手册编写委员会.土工合成材料工程应用手册(第2版)[M].北京:中国建筑出版社,2000.
1简述铁路工程施工材料检测中的钢材检测
1.1钢材检测过程中的拉伸试验分析
在铁路工程施工材料检测的过程中,钢材的检测非常的重要,因铁路工程的主要受力主要在钢材中。在钢材的拉伸试验的过程中,通常在10摄氏度到35摄氏度之间的温度环境下开展。钢材的拉伸试验最佳的检测温度为23摄氏度左右。在钢材检测的过程中使用的检测设备有很多种,并且都能够取得较好的效果。检测误差必须控制在相关的规范和标准之内。拉伸检测的规定基本有三点。首先是检测机必要要有调速装置,能够有效的对速度进行指示;其次是试验机在试验时要具有记录数据以及显示数据的装置;最后是试验机在试验的过程中要定期的对设备进行计量试验,保障试验机的准确性。
1.2钢材检测过程中的弯曲试验分析
钢材的弯曲试验最重要的一个部分就是要在实验前有效的掌握和了解弯曲刚进试验,同时要对弯心的直径进行相应的规定。同时我们还要对钢材弯曲试验的弯曲部分进行检查,看其表面是否存在断裂或者裂缝。弯曲试验的温度最好控制在18摄氏度至28摄氏度。我们正在选择试验机支辊的过程中。要将长度大于钢材直径的支辊应用在试验的过程中。
1.3钢材检测过程中的屈服强度检测分析
在铁路工程中屈服强度的检测主要是针对具有明显屈服现象的材料。我们通常将屈服材料的强度分为三种,首先是上屈服强度;其次是下屈服强度;最后一种是介于两者之间的屈服强度。如果在屈服试验过程中没有明确的对屈服强度进行阐述和规定,我们通话仓只对下屈服强度进行检测。
2简述铁路工程施工材料检测中的水泥检测
2.1水泥检测过程中的密度检测分析
水泥的密度检测必须在恒温的前提下进行。通常情况下我们将水泥的体积有效的转化为煤油的体积来进行密度检测,通过李氏瓶的刻度进行检测数据显示和测量。这种密度检测方法的优点在于具有较强的经济竞争力,但是在检测时间上较为缓慢和麻烦。
2.2水泥检测过程中的表面积检测分析
水泥检测过程中的表面积检测主要的检测方法是将空气在水泥层的通过时间来对水泥的表面积进行检测,通过相应的比值来进行表面积的检测。
2.3水泥检测过程中的细度检测分析
在进行水泥检测过程中的细度检测,目前主要的检测方法有三种,首先是手工筛析法;其次是水筛法;最后是负压筛析法。上述的三种细度检测方法,各有各的优点和缺点,但是在实际的应用过程中负压筛析法在应用时间上以及精准度的提升上都有非常大的优势,因此负压筛析法在实际的应用过程中最为广泛。
2.4水泥检测过程中的颗粒组成检测分析
水泥的颗粒检测方法目前主要有两种方法,首先是沉降法,其次是激光衍射法。目前激光衍射法的应用较为广泛,但是激光眼设法在成本上较为昂贵。
2.5水泥检测过程中的稠度检测分析
水泥的稠度检测方法主要有两种,首先是维卡标准法;其次是试锤法。上述的两种方法在实际的应用过程中都较为广泛,取得的实验检测效果也基本相似。
3简述铁路工程施工材料检测中的土体检测
改良土的主要检测项目有含水率测定、重型击实试验、无侧限抗压强度、水泥或石灰的剂量测定(EDTA测定法)。检验批次的要求为同一取土场,同一批次每五千方作为一个检验批,不足批次的按一个批次检验。
4简述铁路工程施工材料检测中的土工合成材料检测
4.1土工合成材料检测过程中的物理性能以及力学性能分析
物理指标为土工织物的重量和厚度。力学指标内容较多,单向受力有条带拉伸、握持拉伸和撕裂3种试验;周向受力试验有圆球顶破、胀破、CBR顶破、刺破及落锥等5种试验。这10项指标测定均可遵循纺织系统颁布的国家标准进行试验。
4.2土工合成材料检测过程中的水力学性能分析
土工织物的水力特性在岩土工程应用中十分重要,在20世纪80年代由岩土工程师们研究和制定了测定土工织物渗透系数和孔径两项试验。不久ISO国际标准通过了渗透系数和孔径试验标准。
4.3土工合成材料检测过程中的界面摩擦性能分析
其试验设备大多采用土工试验直剪仪和土工试验箱。利用直剪仪作界面直剪摩擦试验,将土工织物固定在上盒底部或下盒顶部,盒内填土进行直剪试验。利用土工试验箱进行拉拔摩擦试验,箱内填土,土工合成材料埋在土中,进行拉拔。这种试验制样较困难,一般常规试验仅用小尺寸直剪仪进行砂土一土工织物的直剪摩擦试验。
参考文献
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