土工合成材料的作用范文

导语：如何才能写好一篇土工合成材料的作用，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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主要用于：堤坝的防渗斜墙或垂直防渗心墙、透水地基上堤坝的水平防渗铺盖和垂直防渗墙、混凝土坝和土坝的防渗体、渠道的衬砌防渗和施工围堰的防渗等诸多方面。复合土工膜是土工合成材料的一种，一布一膜、二布一膜、三布一膜等到不同产品。现在把防渗土工合成材料的铺设技术和防渗土工合成材料在工程施工中常出现的问题等方面进行分析和研究。

1、渗土工合成材料的铺设技术

土工合成材料自广泛用于岩土工程建设以来，在水利水电工程建设中引起不小的变革，这不仅反映在水利水电工程的材料使用上，而且反映在设计原理、计算方法、施工工艺和工程管理上。防渗土工合成材料主要用于垂直铺膜防渗和坡面铺膜防渗，因铺设结构形式的不同，其施工工艺和铺设技术也不尽相同。

2、渗土工合成材料在工程施工中常出现的问题

经常遭受石块或其它尖棱物的穿刺破坏；由于土工薄膜缺少约束支持，在承受水压力和土压力时易于被鼓破；薄膜受到下层气体或液体的顶托产生应力集中导致破坏；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，可能引起界面滑动，使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。只要按照施工规范和施工组织设计施工，确保施工质量，就可避免或减少类似问题的出现。

3、防渗

防渗结构设置上、下垫层的目的是保护土工膜不受破坏；下垫层尚有排水、排气作用。

铺设土工膜后，膜下仍可能因缺陷引起渗漏而积水，也可能有土中排出的气体或产生的沼气等，水、气可能顶托土工膜，危及膜的安全，尤其是在大面积的膜下，必须考虑排水、排气措施。

4、工程防渗设计与施工

对含毒矿场的尾矿坝等，有毒物质混入水体将造成环境污染，危及人、畜生命安全，必须严格防止。条文中所述措施是为了确保安全。建议渠道防渗土工膜厚度不小于0.25mm是根据多年的实践经验。土工膜太薄可能产生气孔，也易于在施工中受损，使防渗效果减小。一般生活垃圾和工业垃圾不含毒质或毒质较小，故可采用单层防渗结构。如果这类垃圾也含有毒物质，则应选用双层防渗结构。如含剧毒，甚至要求多层结构。隧道、洞室防渗应采用复合土工膜或合适的防排水材料，是因为围岩（土）中皆有渗水，必须将其通过土工织物或防排水材料流入下方纵（横）向排水沟排走，以确保防渗衬砌安全工作。

5、加筋土挡墙设计

加筋土挡墙采用的筋材有两种。因筋材的抗拉模量不同，墙内填土中的潜在破坏面相异。

目前加筋土挡墙设计有极限平衡法和有限元法两大类。由于筋材、填土以及两者相互作用的本构关系难以准确和协调建立，加之缺乏破坏准则，工程中几乎均采用极限平衡法，后者可作为一种辅助和对比方法。排水设备对保证加筋土挡墙的稳定十分重要。

6、加筋土垫层设计与施工

实践可知，加筋垫层抗深层滑动计算采用圆弧法，得到的稳定安全系数往往提高较少，表明加筋效果很不显著，实际效果却很明显。这说明现有的稳定分析方法未能反映筋材所起的全部作用。分析认为，加筋所以发挥明显作用可能与下列因素有关，例如加筋后潜在滑动面可能往深处发展，地基土的侧向位移受到部分限制以及地基中应力分布发生了变化等，而这些有利因素在计算中却未能计入，可见现有分析方法有待改进。我国铁路、公路系统目前在作圆弧滑动分析时，认为首先所加底筋应该是稳定的，即滑动圆弧不应该切断底筋，应将筋材及其上填土视为一整体，为此，潜在圆弧必然下移，稳定安全系数自然有所提高。此项考虑是否符合实际，应通过实践和积累资料来加以验证。由于筋材承受拉力才能发挥其加筋作用。所以建议回填顺序，目的是使筋材始终处于受拉状态。

7、软土地基处理中排水带设计与施工

利用排水带加固地基的目的，即是要求在预定工期内消除地基的规定预期沉降和提高地基土强度。排水带地基设计方法与传统的砂井地基设计相同。利用砂井计算方法时应将排水带断面转化为当量砂井直径。砂垫层所用应为洁净砂料，以保证排水通畅。存放排水带需加封盖，是为保护其不变坏。

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【关键词】土工合成材料；公路工程；作用

近几年来，随着我国公路里程的持续增加和改扩建工程的增多，越来越多的土工合成材料用于新旧路基填筑。土工合成材料（Geosynthetics）开始大量用于岩土工程是近三十年发展起来的一项新技术。土工合成材料是一种以塑料、化学纤维、合成橡胶等原材人工合成的聚合物，具有强度高、成本低、质量轻和实用性强的优点，主要有加筋、排水、防渗、过滤等功能。目前，具有代表性的土工合成材料有土工格栅（Geogrid）、土工网（Geonets）、土工膜（Geomembrane）和及其组合产品。土工合成材料在岩土工程的应用极大地推动了路基填筑技术的发展。

1 土工合成材料的种类

土工合成材料根据功能和工艺的不同，总体上可以分为4类，即土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料。土工织物可分为四种类型：有纺土工织物、无纺土工织物、针织土工织物和复合土工织物。土工膜主要由透水性低的材料制成，具有较强的防水性、耐久性和抗变形性，厚度一般在0.25～4mm之间。土工复合材料是将两种或两种以上的材料相互结合起来的一种材料，将不同性质的材料组合起来，可以更好的满足工程的实际需要。土工特种材料主要包括土工格栅、土工网、土工膜袋、土工垫、土工格室等。

2 土工合成材料的作用

土工合成材料一般具有多种功能，在实际应用中根据工程的具体情况往往只有一种功能起主导作用，其他作用则在一定程度上发挥作用。土工合成材料在工程中有多种作用，总体上可以分为以下六种。

2.1 排水作用

土工合成材料（如土工织物）具有多孔隙的性质，可以将土体中的水分汇集并排出。有的针织型无纺织物或复合型土工材料可以沿平面方向和垂直其平面方向排水。这种土工织物本身具有的排水通道可以把土体中的水分缓慢排出。在填筑路基时，可以铺设厚的无纺织物垫层，可起到固结排水的作用，防止翻浆。同时，在挡土墙、隧道灯构造物中，多采用土工织物作为排水设施。

2.2 过滤作用

由土工织物做成的过滤层可以起到代替砂石、砂砾的作用，具有造价低、施工简单，质量容易得到保证的优点。有纺织物和无纺织物都可以起到过滤的作用，防止土颗粒的流失，但在过滤要求不高时通常采用无纺织物作为过滤层。

2.3 隔离作用

在岩土工程中，为防止不同层之间的颗粒发生相互混杂，造成污染，通常将土工合成材料铺设在不用粒料层之间，起到隔离作用。如在软基路段，在铺设碎石层之前，在路基上铺设一层土工织物，可以有效的防止层间相互倾入和控制不均匀沉降。

2.4 加筋作用

土工合成材料（如有纺织物、土工格栅和土工网等）一般具有较强的抗拉强度，埋在土中形成土―土工合成材料复合体，可承受一部分拉应力，限制土体侧向位移，从而增强土体的稳定性。其中，土工格栅具有较强的抗拉强度和张拉模量，同时因土颗粒可以嵌入格栅的孔洞之中，产生较大的摩阻力，是一种比较理想的加筋材料。

2.5 防护作用

土工合成材料不仅可以扩散集中应力，还可以将应力由一种物体传递到另一物体，使应力分解，防止土体破坏，起到防护作用。如较厚的无纺织物和复合材料可以减缓和防止路面反射裂缝的发展。

2.6 防渗作用

土工材料中如土工膜，因具有良好的防渗功能，可以与无纺土工布形成复合材料，其中，土工膜可以起到防水，防渗的作用，而土工布可以起到导流的作用。

目前公路工程中使用较多的土工复合材料有以下几种，各类土工材料主要作用如表1所示。

表1 不同土工材料的主要功能

3 土工合成材料在公路中的应用范围

土工合成材料和以土工合成材料为基材制成的材料，因其优良的力学性能、耐腐蚀性、耐久性能和良好的抗变形性能，从而广泛的用于路基路面加固工程，软基处理和边坡防护工程。

（1）在道路改扩建工程中的应用；为了保持新老路基衔接处出现不均匀沉降，从而导致纵向裂缝的产生，采用土工格栅等作为加筋材料的应用可以有效的防止不均匀沉降的发生。

（2）在路面工程中的应用；在柔性路面中，采用土工合成材料，可以增强基层或底基层的整体强度。同时，在旧路路面进行罩面处理时，可以有效防止和减缓路面反射裂缝的发展。

（3）在软件处理中的应用；软基因其承载力低，如果在其上面直接修筑构造物或路基，容易导致沉降的发生。但如果在软基处理时，采用土工合成材料加固，则可以迅速提高地基承载力，减少沉降量，缩短工期。

4 结语

目前，土工合成材料在公路工程中的应用越来越广泛，具有广阔的应用前景。但土工合成材料还有很多性质和功能并没有完全得到应用，我们需要从实际工程中进行进一步的探讨。

【参考文献】

[1]叶飞.公路隧道工程建设质量管理研究[D].长安大学，2004.

[2]王永东.公路隧道运营安全技术研究[D].长安大学，2007.

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关键词:公路改建 土工合成材料 施工工艺

中图分类号:U4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(a)-0055-01

公路改扩建工程是在原有道路的基础上,提高道路等级或改善通行能力而进行的建设工程。它包括两个方面的含义,其一是因现有道路及其附属设施不适应交通流量需求而进行的道路技术等级的提高;其二是因交通量轴载需求而进行的道路结构强度的提高。为了保证新旧路基连接部填土之间的紧密结合,因此,要对新填土进行充分的压实或加固,以减少新老路基的差异沉降。

土工合成材料是一种新型的建筑材料,由于其具有质量轻、施工简易、运输方便、料源丰富等优点,得到迅速的发展和广泛的应用,取得了良好的经济、社会和环境效益。土工合成材料分为四类:土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料,其原材料主要是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等各种高分子聚合物。土工织物分为有纺土工织物和无纺土工织物两种类型,其中,针刺无纺土工织物,具有孔隙率高、渗透性大、排水性能较好的特点,在大坝工程中常作为排水反滤设施广泛使用。土工膜防渗性能较好,价格便宜,但其CBR顶破强度较低,对于防渗要求较高的工程部位不宜使用,一般常用于坝基垂直防渗。

目前,土工合成材料主要应用在铁路地基、建筑物地基、沥青路面的修补、挡土墙、隧道、桥梁、地铁、临时道路、机场跑道、排水管道、油田、水库堤坝、治理环境污染等工程建设中广泛采用土工合成材料。在公路上主要应用在路堤防护、软土地基的处理等,但在公路改建路基加宽处理上的应用研究较少。如果加铺土工合成材料,增强填土与加筋材料之间的摩擦力,由于加筋材料与填土的共同作用,使土工合成材料和新旧路基土体整体强度明显提高,从而保证新旧路基有良好的衔接,提高路基的整体稳定性。通过本文的研究,为土工合成材料在公路改造路基上的应用提供一套工艺方案,减少和预防公路加宽过程中,造成的各种路基病害。

1 使用机理

将土工合成材料埋在土体之中,分布土体的应力,增加土体的模量,传递拉应力,限制土体侧向位移;还增加土体和其它材料之间的摩擦阻力,提高土体及有关构造物的稳定性。研究认为,砂性土在自重作用或外荷作用下易产生严重的变形或坍塌,若在土中沿拉应变方向埋置有挠性的加筋材料,则土与加筋材料产生摩擦,使加筋土犹如具有某种程度的粘聚力,从而改良了土的力学特性。

2 施工工艺

(1)在路槽纵向开挖的台阶上铺设土工合成材料,土工合成材料的宽度不应小于2m,且跨在老路基一侧的格栅宽度应为其总宽度的1/3～1/2。

(2)土工合成材料两端应设置锚固端,采用开沟压端法锚固,沟宽l00cm,沟深50cm,锚固沟位于土工合成材料平面线以外,土工合成材料在沟面倒翻转压实端长度l00cm为宜。

(3)如不设锚固沟,可采用“U”形钉固定。施工中通常横向铺设,并用专门施加预应力张拉机施加预应力,每次以75kg/m为宜,如无专门机械,可用人工拉紧,也以接近75kg/m为宜。

(4)土工合成材料搭接以铺上碾压前进方向为准,铺设方向与碾压方向相反,搭接头为顺压方向。如是铺设双层以上土工合成材料,则上、下层接缝位置应交替错开,错开长度应大于50cm。

(5)铺设完成土工合成材料后,在台阶上填土时,应采用推土机进行推平到允许厚度。

3 施工应注意的问题

(1)运输、贮存中不得沾污、雨淋、破损,远离火源,周围不得有酸、碱等腐蚀性介质,不得长期和直立。

(2)材料进场时,应进行抽检。施工时应有专人随时检查清基、材料铺放方向、材料的接缝或搭接、材料与结构物的连接,每完成一道工序应按设计要求及时验收,合格后,方可进行下道工序。

(3)施工场地应平整干净,防止损坏土工膜;铺设应平顺,松紧适度。不平地、软土上和水下铺设搭接宽度应适当增大。

(4)铺设人员不得穿硬底鞋操作。

(5)尽量采用宽幅,使膜在施工时接缝最少;每卷材料的重量不宜超过1t;膜与膜相连时,应采用同种土工膜。高坝应垂直于坝轴线铺膜,低坝应平行于坝轴线铺膜,以减少拼接量;接缝应尽量与最大拉力方向平行。

(6)垂直铺塑应严格按照工艺要求进行施工,PE塑膜施放速度应迅速,防止槽孔坍塌,影响铺塑效果。

4 工程应用

通过在某试验路铺筑后,采用BZZ-100型标准汽车、5.4m长杆弯沉仪,每隔20m测定路基弯沉值,共测定10个点,有土工合成材料的路基平均弯沉为1.04mm,无土工合成材料的路基平均弯沉为1.96mm。检测结果表明,前者的弯沉仅是后者的53%,大大地增强了路基的强度,从而降低了新老路基的沉降差。

5 结语

使用土工合成材料处理改造公路的路基,使新路基与老路基有良好的稳定性,能极大地减少地基的不均匀沉降。通过竣工后的观测,在新老路基的连接部很少发生裂缝,而在没有铺设土工合成材料的连接部,路面上出现了纵向裂缝。所以,从工程效果和经济因素两方面综合来考虑,可以在路堤底部只铺设二、三层格栅来达到减少路堤总沉降量的目的,但要对路堤进行稳定性验算。

参考文献

[1] JTJ/T019-98,中华人民共和国行业标准,公路土工合成材料应用技术规范[S].北京:人民交通出版社,1999.

[2] 周志刚,郑健龙.公路土工合成材料设计原理及工程应用[M].北京:人民交通出版社,2001.

[3] 郭忠印,潘正中.土工织物在路面工程中的应用技术综述[J].公路,2000(9).

[4] 《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[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.

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关键词：土工合成材料；灰库；应用

0 前言

土工合成材料是一种新型的建筑材料，由于其具有质量轻、施工简易、运输方便、料源丰富等优点，自问世以来，发展非常迅速，尤其是近二三十年在全世界范围内得到迅速的发展和广泛的应用，取得了良好的经济、社会和环境效益，国内外已广泛应用在水利、交通、电力、堤坝、防止沙漠化和水土保持等工程建设中，其中我国电力能源系统新建电厂粉煤库90％以上采用土工合成材料修建灰库堤，40％的老灰库维修和扩建也均采用了土工合成材料。

1 土工合成材料在黄石火电厂灰库加高子坝工程中的应用

用于储存火电厂粉煤灰的地方称为灰库，其相应挡灰的建筑物称为灰坝。在火电厂运行过程中，灰库将逐渐被粉煤灰填满，因此，许多电厂在原来灰坝上加筑子坝，从而提高了灰库的库容，延长灰库的使用寿命。湖北黄石火电厂分别对其所属的筲箕窝灰库和百沙滩灰库进行了加高子坝的工程。在这两项工程中，均采用了土工合成材料，下面具体介绍一下土工合成材料在这两项工程中的应用和施工。

1.1 筲箕窝灰库加高子坝工程

1.1.1工程情况。该工程由1号、2号两座土石代料子坝，两座排水竖井组成。加高子坝高6m，由混合代料经分层填筑碾压而成。在坝体的排水盲沟、坝基以及迎灰面均铺设有400g/m2的无纺土工布，共计28550m2。

坝底排水盲沟尺寸为50cm×50cm，沟中充填瓜米石。为保证排水盲沟的反滤排水，在沟底三个侧面均铺设无纺土工布。由于地基是粉煤灰，为防止渗透破坏，故沿整个坝基也铺设了无纺土工布，把粉煤灰与上部填筑代料隔离开来，同时又增强了地基承载能力。坝体迎灰面铺设的无纺土工布主要起到反滤排水的作用，以防止粘土铺盖和粉煤灰中细小颗粒进入到后部代料区。

1.1.2无纺土工布施工。在施工中，无纺土工布的铺设采用人工操作，设专人负责。具体方法是：在碾压平整后的坝基面和坝坡面上，垂直坝轴线方向铺设，铺设过程中采用撤退式方法铺设。垂直坝轴线方向上的土工布必须是整块，不允许连接。平行坝轴线方向允许土工布连接，连接采用专用缝合机和涤纶线双线缝接，为保证整体性，搭接长度大于10cm。土工布和岸边基岩结合处考虑沉陷引起的张拉现象，各边应留0.5m左右的余量，可供伸缩变形，以杜绝漏灰问题的发生。

1.2 百沙滩灰库加高子坝工程

1.2.1工程情况。该工程为一长约1300m、高1m的子坝。子坝直接修筑在原灰坝上，一面挡灰，一面挡水，采用“HEC”固化粉煤灰分层填筑、碾压而成。在该工程中，为防止加高子坝与老坝结合面的渗透破坏，在坝身内部加设一道垂直的土工膜，土工膜在老坝和子坝中各插入25cm。选用土工膜为“F-5”型（580g/m2），其物理力学指标为：抗拉强度19KN/m，延伸率53.6％，CBR顶破强度3.41KN，垂直渗透系数4.76×10-13cm/s。

1.2.2土工膜施工。在铺设垂直防渗土工膜时，设计深度应深入老坝内0.25m。先由人工在老坝坝面开挖10cm×25cm的槽缝，然后将土工膜垂直放入槽内，铺完塑的沟槽采用粘土浆充填。每两块土工膜之间采用搭接，搭接长度30cm，待搭接部位洗净擦干后采用自走式热熔双缝焊机焊接。局部破损的土工膜补漏，采用PVC胶合剂粘接，粘接宽度不小于15cm，要求粘贴牢固、均匀、可靠。土工膜槽口外漏段，应敷土加以保护，避免阳光直接照射。

上述两工程由于采用了土工合成材料，简化了设计和施工程序，一定程度上为工程的顺利完工创造了有利条件。工程投入正常使用一年后，经实地复检表明两座灰坝均运行正常，没有出现渗透破坏现象，这说明土工合成材料在灰坝工程中的运用是成功的。

2 结束语

土工合成材料作为一种全新的工程材料应用时间不长，经验不足，目前还存在一些问题，如测试设备的升级滞后于该材料在工程中的应用，部分类型材料易老化以及该材料价格过高，提高了工程造价等，这些都限制了它的进一步推广应用。但我们相信，随着土工合成材料研究工作的深入，随着生产的批量化和生产技术的改进，更重要的是人们对这种材料优良技术性能的进一步认识，土工合成材料在工程实际中，特别是灰库工程中会得到越来越广泛的运用。

参考文献

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关键词：机场道面；加铺层；反射裂缝；有限元

Abstract: through the establishment of the asphalt concrete overlay finite element model, analyzed response of the overlay thickness impact on the addition of geosynthetics overlay structure in the foundation of the aircraft partial loads, clearly these two measures to delay the Load reflectionthe role of the cracks.Key words: airport pavement; overlay; reflective cracking; finite element

中图分类号：TU528.42文献标识码： A 文章编号：

0前言

目前，减缓沥青混凝土加铺层反射裂缝的措施主要有增加加铺层厚度，以及加铺层层底设置土工合成材料夹层。对荷载型反射裂缝国内外做过不少分析，但是大多数结论都是针对汽车荷载。本文采用有限元法，详细分析在飞机荷载作用下，这两种措施对沥青混凝土加铺层结构受力的影响，明确加铺层的应力状况及其对反射裂缝形成的影响。

1有限元模型

应用大型通用有限元软件ABAQUS，建立沥青加铺层结构有限元模型。有限元模型由沥青加铺层、夹层（可选）、带有接缝的旧水泥混凝土道面板、基层和地基组成，其中，旧水泥混凝土道面接缝宽度为1 cm，考虑无传荷能力的不利情况。有限元模型中，各结构层材料假定为均质、各向同性的线弹性体，层间接触假定完全粘结，采取二次减缩积分实体单元C 3D 20R模拟沥青加铺层、旧水泥混凝土板和基层，采取二次减缩积分薄膜单元M 3D 8R模拟土工合成材料夹层，地基不建实体模型，直接采用ABAQUS接触功能模块中的Elastic Foundation进行模拟，地基反应模量k=60 MN/m 3。同时，为反映半空间地基的特性，基层和地基采用扩大尺寸，见图1。

道面结构几何与材料参数见表1。

作用的飞机荷载采用Boeing767-200的一个主起落架上，荷载参数见表2。

其中，轮印分布形状按面积等效转换为矩形，

假定矩形接触面长为0.8712 L，宽为0.6 L，则：

沥青加铺层反射裂缝的产生是由行车荷载和温度变化引起的。由断裂理论可知，加铺层中产生的反射裂缝主要是由沥青层底正应力引起的张开型裂缝和由剪应力引起的剪切型裂缝。当飞机机轮荷载对称作用于接缝上方时（简称中荷载），接缝处加铺层整个截面均处于受压状态，由结构、荷载的正对称性可知，沥青加铺层底面在接缝处剪应力为0。可以认为正对称荷载不是引起反射裂缝的主要原因。因此，本文主要研究在偏荷载作用下的受力状况。荷载作用位置见图2。

2沥青加铺层厚度的影响

增加加铺层厚度可以提高道面的承载能力，但是，在满足承载能力的情况下，靠增加加铺层厚度来抵抗反射裂缝是有局限性的，并且是不经济的。加铺层厚度的变化会影响到荷载作用下加铺层内的应力，从而也就与加铺层防反能力相关。因此，对沥青罩面合理经济厚度的研究不仅具有重要的现实意义，更具有显著的经济效益。下面详细分析加铺层厚度对层内荷载应力及其反射裂缝的产生、部位等的影响。加铺层厚度分别取5 cm，10 cm，15 cm，20 cm，25 cm，30 cm。沥青加铺层内应力和表面最大弯沉的计算结果见表3。

由表3可知：

（1）在偏荷载作用下，接缝（裂缝）区沥青层底的水平向最大应力σx和σy都为负数，即表明沥青加铺层底均受压应力作用。由此可知，最大剪应力τxz和τyz以及最大主应力σ1是引起接缝（裂缝）区沥青加铺层反射裂缝的主要原因。

（2）当加铺层厚度从5 cm变化到30 cm，接缝（或裂缝）区沥青层底的剪应力先增大后减小（见图3），加铺层厚度为10 cm时的层底剪应力最大；当加铺层厚度大于15 cm后，层底应力随着厚度的继续增加而减小，但减小趋势变缓，加铺层厚度的影响变小。因此，选择薄层加铺（小于8 cm），加铺层底剪应力较小；当加铺厚度超过10 cm后，适当地增加加铺层厚度对减小加铺层底剪应力是有效的，达到一定厚度（约20 cm）后，再通过继续增加加铺层厚度来防治反射裂缝的效果非常微小。

3土工合成材料夹层的影响

本模型的土工合成材料厚度设定为0.5 cm，其弹性模量变化较大，一般来说，土工布的模量较小，土工格栅的模量较大。本文采用的土工合成材料模量从4 000 M Pa到80 000 M Pa，可模拟低模量的土工布及高模量的玻纤格栅。为了分析设置土工合成材料对不同厚度加铺层应力的影响，沥青加铺层取10 cm和20 cm两种厚度，模拟薄层加铺和厚层加铺两种情况。两种加铺层厚度的层底应力和表面弯沉随土工合成材料模量变化的计算结果分别见表4、表5。

由表4和表5可知：

与表3对比可知，对于10 cm厚的沥青加铺层，设置土工合成材料能减小部分层底剪应力，但效果并不显著，当土工合成材料的模量在4 000 M Pa~8 000 M Pa的范围内变化时，剪应力仅减少10.6％~13.4%。而对于20 cm厚的沥青加铺层，设置土工合成材料对层底的剪应力几乎没有影响。

4结论

（1）剪应力和最大主应力是引起接缝（裂缝）区沥青加铺层产生荷载型反射裂缝的主要因素。

（2）可以通过调整加铺层厚度来减缓荷载型反射裂缝，除非结构补强需要，加铺层厚度不宜超过20 cm，且避免采用10 cm左右的厚度。

（3）设置土工合成材料能减小部分层底剪应力，但效果并不显著。

参考文献：

[1]黄卫，钱振东.高等沥青路面设计理论与方法[M].北京：科学出版社，2001.

[2]ABAQUS.Analysis User's M anual Volum e II：Analysis Version 6.4[Z].Pawtucket，2003.

[3]ABAQUS.Analysis User's M anual Volum e III：M aterials Version6.4[Z].Pawtucket，2003.

[4]符冠华，陆庆，杨军，等.夹层防治反射裂缝效果的应力分析[J].东南大学学报，1999，29：106-113.

[5]The Asphalt Institute.Asphalt overlays for highway and street rehabilitation[Z].M anual Series，No.17(M S-17)，1983.

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【关键词】市政道路；施工；软土地基；施工；处理措施

随着社会经济的持续发展和城市道路交通行业建设的日益发展和增加，对市政工程项目的质量要求日益提高。相关工程项目在软土地基上的工程项目建设逐渐增多，同时对软土地基的处理也日渐呈现多样化的发展特征。在工程项目的实践当中逐步应用了多种新型技术。而市政工程项目由于施工工期较紧，施工场地较为狭窄，同时还要在施工过程中维持正常的交通运营等等，由此市政工程项目中的软土地基的处理要求更高。

一、软土地基的处理

要实现对软土地基的处理，有多种处理方式，而相关工程项目的施工之前，应对软土地基的处理进行了解，而后才能根据不同的施工路段、不同的地形条件等对道路工程项目进行施工，从而实现因地制宜，按照实际的施工状况对地基进行处理。

1、表面表层处理

（1）表层排水

表层排水的方法在软土地基的处理中较为常见，在填土之前，一般开挖深度为0 . 5～1 m，宽度为0 . 5 m的沟槽排除地表积水，从而有效降低道路工程地基中的含水量。在沟槽的开挖之前应对当地的路段的地形地貌特征进行考察，通过使用自然地形的坡度进行排水，减小每个沟槽的间距，从而有效提高了整体地基的排水效率。在地下水排除之后将透水性较好的砂砾和碎石回填入地基。

（2）添加砂垫层

表面表层的处理方式可通过在软土表面添加砂垫层的方式对软土地基进行处理。当软土地基中的含水量较高，则可在软土层地基上添加砂垫层的方式进行处理，添加的厚度约为0 . 5～1. 2 m，从而达到对软土地基的固定和加固。添加砂垫层的方式一般可用于软土地基的浅层处理当中，通过使用机械设备将路基下的软土挖出，而后换上强度相对较高的粘性土或者砂石、卵石等等，砂垫层的添加主要为降低水位，使地下水成为填如内部的地下排水层，由此也能对上部起到排水的作用，具有明显的固定作用。

（3）加入添加剂

通过对表层粘性土壤加入适当的添加剂从而改善土层本身所有的属性特征，改善土层的固有属性特征，改善压缩性能以及强度特性以达到加固地基的作用。在实际的施工过程中，常见的添加剂为熟石灰、生石灰以及水泥，而在添加石灰类添加剂时，一般使用现场搅拌的方式进行。

（4）抛石清淤

对于常年积水的低洼路段，在工程项目的道路建设和施工过程中，由于排水的施工难度较大，则可使用抛石清淤的方式，抛投进施工直径不小于30 cm的片石，若是存在直径未达标的片石，其含量也应小于总量的20 %。抛石施工中，首先抛投路堤中段，先前后两边，而后使用抛投的片石实现清淤。在抛投完成后使用重型压路机进行反复碾压。

2、深层处理

（1）灌浆

在软土地基中灌浆，使水泥或者其他浆体在地基当中形成浆脉，在持续渗透以及填充过程中进行压实，同时由于浆体的灌入，从而破坏了浆体土层的原有性质，从而构成了塑性变形区域，而距离浆体较远的土层将发生弹性形变，从而提高了地基的密度，导致复合地基的形成，从而能有效稳固地基以及控制地基的沉降。竖向排水固结

（2）粉喷桩加固

粉喷桩的加固施工可参照实际道路工程项目中的多项施工参数进行确定，在打入粉喷桩之前可进行试桩，从而保证实际施工当中的钻进速度、喷气压力以及单位时间内喷粉量等施工参数，同时在施工之前，应严格检验粉喷桩的材料，特别是水泥材料，不能使用结块变质或者受潮的材料，由此避免由于劣质的材料而导致的坍塌沉陷等事故。相关施工人员还应对粉喷桩的安装状况进行及时的记录以及检测，从而能及时解决出现的问题。

（3）为了保证地基排水的固结方式，将有效缩短排水的距离，在地基中间设置垂直放置的排水柱，竖向排水固结的方式能适宜于饱和粘土以及有机质粘土地基中使用，排水住根据材料的不同可分为砂井排水柱以及纸板排水柱两种形式，而砂井排水柱应在地面预先铺设好砂垫层，在设立好排水沟之后再打入约15～2 0 m深的排水柱，为了保证路基的透水性能较好，砂井中应选择优质粗砂，同时与竖向排水进行连通，同时使用该种方式，不仅能实现排水固结，同时还能达到挤密地基的作用。

二、市政道路工程中软土地基的施工措施

1、在铺设土工合成材料过程中，不应产生褶皱，可通过人工拉紧的方式防止进行预防，必要之时可使用插针等固定措施，将土工合成材料固定在填土层的表面。在土工合成材料的铺设施工中，应保证铺设土层的平整，避免表面存在碎石以及块石等坚硬的突出物。在距离土工合成材料8 cm的路堤填料的最大粒径不应超过6 cm。

2、在铺设土工合成材料时，应将强度较高的方向放置在垂直于路堤的轴线方向位置，同时还应保证土工合成材料之间的连接牢固，在受力方向的连接之处，强度不应小于材料设计的抗拉强度，同时叠合的长度不小于15 cm，应保证土工合成材料的相关技术以及质量指标符合工程项目的设计要求。存放以及铺设土工材料过程当中，应避免土工合成材料的暴露或暴晒，在与土工合成材料所接触到的填料当中，应避免包含强酸、强碱性的物质。

3、在铺设土工合成材料的过程中，要在路堤的两边留下一定的长度，回折覆裹在已经压实好的填筑层面上，而折回外露部分应用土覆盖。

4、土工合成材料在摊铺施工完成之后要及时填筑填料，从而防止土工合成材料长时间受到阳光的暴晒。一般摊铺完成后应在48h以内将进行填筑填料施工。填料要分层摊铺，分层碾压，所选择的填料的压实程度要符合相关技术标准的规范要求。同时在市政道路的工程项目的软土地基的处理之后，其缝接的强度不应小于土工合成材料的抗拉强度。

三、结语

在市政道路施工当中，软土地基具有重要的作用，若是未对软土地基进行处理或者使用的方式欠妥当，则容易导致道路地基不稳或者产生道路的沉降等等，由此对道路的使用造成隐患，也将损伤道路的使用寿命，由此应充分认识到软土地基在工程项目中处理的重要性并加以警示。同时分析了软土地基的处理方式和施工工艺，期望能在实际工程项目中灵活运用。

参考文献：

[1]马靖伟. 小议公路软土地基危害防治及控制措施[J]. 科技创新导报. 2010（35） .

[2]王宇春. 浅谈路桥工程中的软土地基施工[J]. 科技与企业. 2011（08） .

[3]邱水贤. 浅谈市政道路软基处理常用方法与效果评价[J]. 中国城市经济. 2011（17） .

[4]蒙江涛. 浅谈道路工程中软土地基常用的处理措施[J]. 技术与市场. 2009（08） .

篇7

关键词: 土工格栅、路堤、相互作用、稳定性、浅层溜塌

中图分类号：U213.1+1 文献标识码： A

1引言

土工格栅等多种土工合成材料已经在各类岩土工程中得到了广泛的应用。国内外众多学者已经做了不少研究，根据这些研究成果，土工格栅的计算理论和实际应用日益完善。研究表明，不同土体、不同加筋材料、不同布筋方式土体的强度和变形性能也不同，这就带来了土工格栅应用的广泛性和多样性。

目前，土工格栅广泛应用于高、陡路堤边坡加筋以增强路堤的稳定性；应用于地震区路基以增强路基的抗震性能；软土地基处理工程桩顶加筋形成复合地基；铁路工程增建二线帮宽及其他路堤加宽工程的边坡加筋；桥路过渡段加筋以减小差异沉降；加筋土挡墙等各类工程。

准池铁路位于内蒙古中部及山西省北部，

为Ⅰ级双线电气化万吨重载铁路。沿线大面积穿越山前洪风积湿陷性黄土高原区。地表沟壑纵横，路基工程高填、深挖、陡坡路基段落较多。这里结合准池铁路及其他铁路的设计及建设过程，主要讨论土工格栅应用于高、陡路堤及地震区路堤时对路堤稳定性的影响及抵抗边坡浅层溜坍的能力。

2实验研究及计算理论

土工合成材料加筋土工程的计算分析是十分复杂的问题，涉及填料、土工合成材料、地基的相互作用等因素。

实际应用中土工格栅对边坡稳定性影响的计算方法多采用圆弧滑动法或契体滑动法。土工合成材料与土之间的摩擦系数应通过试验确定，当试验条件不具备时，可参照当地经验或有关资料确定。

通过对不同筋带材料、不同土类的加筋土的拉拔试验，可大致得出筋土界面的剪切特性。

拉拔试验可得土工合成材料与土之间的似摩擦系数，由下列公式计算：，式中为似摩擦系数；为筋带被拉动时的最大拉拔力；为筋带埋入土中的面积。在试验过程中，筋带埋入土中的面积保持不变，由此可计算出相应的似摩擦系数值[1]。

由拉拔试验可知：当竖向应力在一定范围内时，筋带的拉拔力随竖向应力的增大而显著增加，但当竖向应力超出一定范围后，其对拉拔力的影响逐渐减弱，直至趋于稳定。在筋带与填料相同的情况下，填料本身的物理状态对筋带的似摩擦系数有显著影响，填料压实度越大，拉拔力越大，似摩擦系数值越高，填料在最佳含水量状态下的似摩擦系数值大于饱和含水量状态下的似摩擦系数值。筋带材料的粗糙度对筋－土界面摩擦特性有较大影响。

利用有限单元法，也可建立土工合成材料拉拔试验模型，分析筋土界面力学行为。有限元分析主要有三种方法：

(1)将土工合成材料单元与土单元分开考虑，土工合成材料单元与土单元之间设接触面单元；

(2)将土工合成材料与土揉为一体，作为复合材料考虑；

(3)将土工合成材料作为外荷载考虑，直接作用在土单元上，仅有土单元。

有限元分析中较多采用第一种方法。

有限元分析结果表明：筋土界面摩阻力并非均匀分布，位于拉拔端附近界面摩阻力有一峰值；对于高强度筋材，随着拉拔端拉伸位移的增大，峰值摩阻力逐渐后移，直至整个界面发生剪切滑动，从而发生拔出破坏；低强度筋材在拉伸荷载的作用下，筋材的影响区域较小，竖向力越大，影响区域越小，承载力低，荷载作用下容易发生拉断破坏；因此，拉伸荷载一定时，筋材的抗拉强度与筋土界面的抗剪需匹配，否则不经济。对于高强度筋材，加筋土结构的承载能力取决于筋土界面的抗剪强度；而低强度筋材，主要取决于筋材的抗拉强度[2]。对于相同填土高度和边坡坡率的路堤工程，不同的铺设位置取得的效果不一样，同等条件下土工格栅铺设在路堤中部靠下的位置可达到最佳效果[3]。

另外，通过对不同筋带材料、不同土类、不同加筋层数的加筋土的三轴实验可得：土样加筋后，在相同应变时能承受的应力随加筋层数的增多而增大；土样的黏聚力和内摩擦角都随加筋层数的增多而增大；不同加筋材料对不同土类的强度提高程度不同，其对强度指标的提高程度，除与加筋材料的特性有关外，还与土体本身的强度特性以及与加筋材料的相互作用有关。

3工程案例

此处以某地震区高路堤为例，来说明土工格栅加筋对路堤稳定性的影响。该工点所处地区地震动峰值加速度为0.20g，地震基本烈度8度，地震动反应谱特征周期分区为一区，工点内地基土20m深度范围内的饱和细砂层为地震可液化层。该段路基平均填高12～14m。根据《铁路工程抗震设计规范》（2009年版）[4]，本工点抗震设防类别划分为D类工程，要求路基的稳定安全系数K≥1.1。该段路基工点的地层情况如下表1：

表1 地层主要物理力学指标

岩土名称 岩土状态 层厚(m) 粘聚力Cq 内摩擦角φq 压缩模量ES 基本承载力σ0

(kPa) (°) （Mpa) (kPa)

粉质黏土 软塑 2 18 8 4.5 100

细砂 稍密、饱和 15.3 0 32 190

砾砂 中密、饱和 4.3 0 40 400

黏土 硬塑 8.5 30 18 6 140

路堤稳定性检算采用瑞典条分法，考虑地震力时需对液化土层的摩擦力和摩擦角、抗剪强度等力学指标进行折减,折减系数的取值与标贯试验点深度和地基土抗液化指数有关, 其中得=0.63，由规范可得取值为0.33。

计算时地基可液化土层采用折减后的力学指标。经计算可知总的下滑力为1789.6kN，总的抗滑力为1441.9kN，滑动安全系数为0.806

本工程饱和细砂层厚达15.3m，上覆土层为厚2m的软塑状粉质黏土，基底承载力仅100kPa；细砂层以下为砾砂层，透水性较好。因此本工点的加固目标需同时满足消除饱和细砂层的地震液化性，提高地基承载力和加强路基整体抗震稳定性两个方面。

本段路堤采用C组粉质黏土填筑，通过对边坡进行土工格栅加筋，筋材采用TGSG50-50双向土工格栅，上部路堤全断面铺设，其下两侧路堤边坡每边铺设宽度8m，层间距均为0.6m。地基土采用挤密碎石桩加固，桩间距1.5m，桩长12m，梅花形布置。施工完成后于桩顶铺设0.4m厚碎石垫层，并于垫层中间夹铺一层TGDG120以上单向高强土工格栅。经计算可知，路基在考虑地震力时总的下滑力为1792.7kN，总的抗滑力为2182.6kN，滑动安全系数为1.22>1.1，从而能较好地保证路基的抗震稳定性。

由众多实验研究及工程实例可知，于路堤边坡内铺设土工格栅对提高路堤的稳定安全系数有很大作用，并可有效防止路堤边坡滑塌，减小路基两侧不均匀位移，防止路基开裂；同时对地震区路堤抗震性能的提高效果显著[5]。

准池铁路高、陡路堤工程大多位于湿陷性黄土地基上，采用C组砂质黄土填筑。湿陷性黄土地基遇水易产生湿陷，造成路基不均匀下沉；砂质黄土填料具有含水量不易控制，压实困难，填筑的路基边坡易受雨水冲刷，易造成边坡溜塌破坏等特性。

结合理论计算及工程实践，准池铁路设计中高、陡路堤工程多采用土工格栅进行加筋。高路堤边坡采用自地表起每填筑0.6m高，于路堤边坡水平宽3.0m范围内铺设一层TGSG25-25双向土工格栅，同时基床底层内满铺一层TGDG120以上的单向高强土工格栅，且基床以下路堤每填筑3.0m高通铺一层TGDG120以上单向高强土工格栅进行加固。陡坡路堤地段，路堤填筑体为薄条状时，为保证路堤的整体稳定性，路堤自地表起每填筑0.6m高通铺一层或隔两层通铺一层TGSG25-25双向土工格栅。湿陷性黄土地基采用灰土挤密桩加固地段于桩顶铺设0.3m厚二八灰土垫层内夹一层TGDG120以上的单向高强土工格栅形成复合地基，增强路基的整体稳定性，减少地基的不均匀沉降[6]。

4施工注意事项

土工格栅加筋土路堤施工时，首先将地表整平碾压至规定要求，然后分层填筑路堤。铺设土工格栅时，先将碾压密实的填土层平整，格栅铺设应平整，密贴，连接必须牢固，然后在其上填土。为防止护坡工程施工挖槽露出格栅，格栅外端距设计边坡坡面应保持一定的水平距离。平铺土工格栅后，严禁汽车直接行驶在土工格栅上，并要避免过量拉伸。土工格栅尽量避免长时间露天存放或施工暴露过久。

5结束语

通过对土工格栅应用于加筋土工程时筋土界面相互作用的试验及有限元分析总结，结合具体的工程实例，得出了加筋土工程中筋材对提高工程可靠性的影响作用。对于高、陡路堤及地震区路堤工程，采用土工格栅加筋可有效提高其整体稳定性，减少不均匀沉降，并可有效防止路堤边坡的浅层溜坍。

【参考文献】

[1]刘大超，马世洪，张涛.土工拉筋带似摩擦系数试验研究[J].路基工程：2010（2）：118-120.

[2]王仕传，凌建明.土工合成材料与土界面剪切特性数值模拟[J].路基工程：2010（4）：64-66.

[3]于天，冯卫江，邓永锋.加筋路堤稳定性分析[J].路基工程：2008（4）：159-160.

[4]中华人民共和国铁道部.GB 50111-2006 铁路工程抗震设计规范[S].北京：中国计划出版社，2009：5-23.

[5]何海清，姚令侃，王建.土工格栅加固高路堤的抗震性能分析[J].路基工程：2010（3）：78-80.

篇8

关键词：组态王；SQL；各向异性；系统研发 

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.089 

1 前言 

土工合成材料与土体界面的相互作用属不同介质之间的问题，是当今岩土工程的热点问题之一。筋-土界面上的摩擦阻力系数则是加筋土结构设计和分析的重要参数，性能参数的精准测量对实际土体加筋工程具有重要指导意义[1-2]。我院自主研发一套充分考虑土工合成材料力学性能各项异性的新型直剪设备，避免了现行规范中试验测试值与土工合成材料实际受力特性严重不符的问题，有效地解决了土工合成材料工程应用中存在的安全隐患。同时，搭建一套基于组态王与SQL数据库的直剪试验操作系统，实现了系统工作状态实时监控、特征数据实时显示，数据及参数曲线输出、存储、查询等功能，并对试验数据进行处理，获得了国家规范要求的土工合成材料剪切性能参数系列评价指标，计算结果准确可靠。 

2 土工合成材料各向异性直剪仪介绍 

直剪设备主要包括机械、气动以及电气控制三大系统，如图1所示。机械部分主要包括机架、顶尖、回转驱动、气缸支撑架、上下剪切盒、直线导轨副等；气动部分主要由气缸、空压机、阀体等组成；电气控制系统主要由伺服电动缸、可编程控制器、传感器、触摸屏等组成。 

本设备采用整体式机架，结构紧凑，系统刚度大、强度高，极好地降低了导轨变形率，为直剪性能参数的精准测量建立结构基础。上剪切盒外部形状采用正八边形以便于顶尖定位、加强系统可靠性及可加工性，同时相较于四边形、六边形等形状有效减小下剪切盒内径，进而减小回转驱动尺寸，降低整机尺寸及重量。高性能回转驱动实现下剪切盒0～360°任意角度精确旋转，实现土工格栅各向异性性能参数直接测量，完美解决了现行规范试验测试值与土工合成材料实际受力特性严重不符的问题，同时回转驱动具备自锁功能以保证直剪试验中剪切面不发生旋转，保证直剪试验准确。 

采用气动加压结合数据实时采集模块，对压力进行实时调节，保压时间高达2h且气压变化率≤0.1%，实验过程压力稳定确保试验采集数据准确可靠。采用高精度伺服电动机与压力传感器联合控制的方法，使剪切速度、剪切位移、剪切力得到精确控制，设备性能参数如表1所示。 

3 直剪试验操作系统 

（1）系统功能介绍。直剪试验操作系统用来指导操作人员安全高效、智能规范的开展土工合成材料剪切性能检测，实现系统工作状态实时监控、特征数据实时显示及剪切性能数据及曲线输出、查询等功能。本系统共分为系统菜单、操作功能按钮、法向应力与实验时间显示、状态指示灯以及用户登录/退出等5个功能区，如图2区域1～5所示。 

系统菜单分为系统说明、参数设置、实时数据、数据输出、系统调试以及报警信息5个功能模块。法向压力及实验时间反应实验过程实时法向应力以及实验剩余时间。状态指示灯区域包括5个状态指示灯，系统状态正常色为绿色，异常时为红色；运行状态运行过程为绿色，试验停止为灰色；报警状态未出现报警为绿色，出现伺服异常、行程超出范围、电机超载、压力气路连接异常等状况时为红色；法向应力正常为绿色，应力波动范围超出理论法向应力的2%时指示灯为红色。限位状态反应剪切位移是否超出行程范围，正常为绿色，超限则为红色。 

（2）系统操作流程及SQL实现。打开/退出组态王，进行SQL连接/连接，功能实现命令语言为：SQLConnect（IDDevice，"dsn=；uid=；pwd="），SQLDisconnect（＼＼本站点＼IDDevice） 

上述命令语言实现了组态王与SQL数据源的连接/断开，将此命令写入组态王应用程序命令语言的启动/结束中，以实现系统开始运行时就可以连接/断开到数据库[3]。 

进入【系统调试】界面，调试各功能按钮与数据显示框，检查系统是否正常；进入【参数设置】界面，输入实验参数和运动参数；点击【加压】按钮，并根据界面中间法向应力显示框进行调整直至试验理论值；点击【预压】，弹出预压界面，并进行系统预压5 min以保证后续实验过程压力稳定。 

预压结束，点击【电机使能】按钮，若参数输入不合理则弹出提示窗口，输入合理则电机上电，功能实现命令语言如下：SQLCreateTable（ ＼＼本站点＼IDDevice，＼＼本站点＼实验时间与日期， "直剪仪实时数据"） 

上述命令语言实现了按照设定表格模板的格式在数据库中以实验日期与时间新建数据表格，将此命令写入【电机使能】按钮的按下时，以实现数据库表格的创建。 

点击【开始】，进入【实时数据】界面开始实验，每10s将数据存一次，命令语言如下：

SQLInsert（＼＼本站点＼IDDevice，＼＼本站点＼实验时间与日期， "直剪仪实时数据"） 

组态王将记录体相关联的变量当前值插入到SQL数据库表格中，从而生成一条新的记录，达到将组态王中的数据写到外部数据库的目的。 

实验时间为0或者点击【停止】按钮，进入数据是否保存对话框，若删除当前试验数据则命令语言如下： 

SQLSelect（ ＼＼本站点＼IDDevice， "实验时间汇总"， "报表名"， ""， "" ）； 

SQLDelete（＼＼本站点＼IDDevice， "实验时间汇总"，whereexpr）； 

点击【卸压】按钮；点击【归零】按钮，并弹出系统回零等待界面，当回零动作完成后，该窗口自动关闭；点击【电机去使能】按钮，关闭电机；若继续进行实验，点击【加压】按钮并按照步骤3-11开展实验，若结束实验则点击【结束】按钮。 

进入数据输出开展后期数据处理。数据输出分为【数据报表】和【曲线输出】两个功能，先从“实验时间选择”下拉列表框中选择相应试验数据日期，之后根据需要选择报表/曲线预览、打印、删除等功能。 下拉列表框日期显示SQL实现语言如下： 

SQLSelect（ ＼＼本站点＼IDDevice， "实验时间汇总"， "记录报表名"， ""， "" ）； 

SQLNext（ ＼＼本站点＼IDDevice）； 

当需要将数据库中的数据调入组态王来显示，将此命令写入相应功能按钮按下时，并添加查询下一条记录的命令，实现数据库数据的逐条查询。 

4 试验实例数据处理 

本文从“实验时间选择”下拉列表框中选择“2015年5月26日11时23分”数据为处理实例，依次实现数据的报表预览、曲线显示，数据处理结果如图3所示，并处理计算剪切位移与剪切力关系，如图4所示。 

图3（b）所示曲线可依据需要选择坐标轴，仅选择一项则默认时间为横轴，若选择两项则第一选择项为横轴，第二选择项为纵轴。点击【选取】按钮后，曲线显示控件的横/纵轴量程将依据实验数据进行合理调整。图4所示曲线给出了剪切位移与剪切力关系图，并能根据需要通过“实验时间选择”添加多条曲线实现数据对比，实现曲线保存、打印和清空操作。 

5 结论 

本文研制的新型直剪设备结构简单、对环境友好，安全性能高，基于组态王与SQL数据库研发的试验操作系统，可实现工作状态实时监控、特征数据实时显示，性能参数后期处理等功能，操作简单、计算准确可靠，具有很好的应用价值。 

参考文献： 

[1]周杨，李晓莹.土工合成材料直剪与拉拔联合试验仪的研制[J].路基工程，2006，12（06）：82-83.   本文由wWw.DyLw.NeT提供，第一论 文 网专业教育教学论文和以及服务，欢迎光临dYlw.nET

[2]邓子健，沈跃.沥青路面层间抗剪强度试验分析[J].山西交通科技， 2006，181（04）：11-14. 

篇9

关键词：旧路；加宽；稳定性；土工格栅

一、公路工程发展中的应用现状

随着我国公路建设事业迅速发展，公路的交通量迅速增长，特别是近年来超载愈演愈烈，加速了道路病害的产生，大大缩短了维修养护的间隔时间。一些早期修建的公路已经越来越不能满足日益增长的交通量的需要，除了新建一些公路以满足日益增长的交通量需求外，对一些旧路的改扩建也势在必行。旧路的改扩建就是在原路基础上进行技术改造，加宽旧路路基和提高道路等级的一种技术措施。这些旧路的改扩建，充分利用了原有路基，既少占了公路建设用地，又满足了社会发展的需要。旧路路基加宽工程最大的技术难题 是解决新旧路基不均匀沉降问题。如何防止新老路基的纵、横向不均匀沉降和裂缝，成为确保工程质量的重点和关键。

二、 国内外旧路加宽综合处治技术综述

在城市道路加宽改造工程中，最重要的技术问题就是既有路基于拓宽路基之间的综合处治。包括：综合考虑加宽路基的稳定性、新旧路基间的整体性、路基沉降、路堤自身的压缩变形、路基土的塑性累计变形等造成的不均匀沉降，以及新旧路基间的刚度差异等对路面结构的影响等。土工合成材料由于具有特殊的物理力学特性而在旧路加宽综合工程中发挥着极其重要的作用。

引起旧路拓宽工程出现病害的原因是多方面的。其中，新旧路基之间的不良结合和不均匀变形时最根本的原因，也是路基拓宽工程中的主要控制因素。因此，在旧路拓宽工程中补习采取切实有效地工程技术措施，减小地基的不均匀沉降，保证新旧路基的强度、刚度和整体稳定性，加强新旧路基结合部的处治措施，减少拓宽工程路基的病害发生。通常可采用软弱地基处理、基底清淤换填、旧路路堤台阶开挖、土工合成材料加筋垫层和加筋土路堤、土工织物防渗和排水、改良土高强路堤和轻质路堤、铺设土工合成材料防裂层或增大加铺厚度等工程技术措施。

三、工程简介

本工程为港城大道道路改造工程项目1标，工程全长5565m，起终点桩号为K1+056~K6+800。本工程不包含东金路立交桥梁（K3+261~K3+849）,但包括桥下8m辅路及人行道和设施带。道路红线宽度为80m，路基主线宽度为56m、中间8m分隔带、两侧设置双向十车道路面（宽度为20m）、道路两侧为3m人行道。其中工程起点经一路K1+056~东金路K3+580和杨北公路K5+600至终点津汉支线K6+800两段为旧路加宽段。

四、土工合成材料在旧路改造中的应用

在旧路加宽工程中，常用的土工合成材料就是土工格栅。土工格栅对土的加固机理在于格栅与土之间的相互作用。在新旧路基结合部采用土工格栅可有效地预防差异沉降的产生，这是因为：第一，由于土工格栅与土接触面的的摩擦作用，降低了加宽处土的垂直应力，使土体承载能力得以提高，减少了不均匀沉降；第二，土工格栅对土有锁定作用，由于土工格栅网眼的存在，制约了路基中颗粒材料的横向移动，形成良好的嵌锁作用，使土体具有较好的整体抗剪能力。；第三，由于水平铺设的土工格栅具有弹性，在反复荷载作用下，不会产生变形的积累；第四，土工格栅具有一定的张力和延展性，能使路基与土工格栅形成一个连续柔性整体结构。

土工格栅的铺设：土工格栅的铺设采用横向铺设，关键是保证其连续性，不出现断裂、弯扭折皱、松弛，但又要避免过量拉伸。材料应堆放在阴凉处，严禁暴晒和雨林，以免其性能老化。软基处理段与未处理段的交界处设置过渡衔接，并保证必要的搭接长度。在路槽纵向铺设跨施工缝的土工格栅，加强新旧路基的横向联系，减少裂缝反射。本工程路基加宽开蹬搭茬采用钢塑复合凸结点双向土工格栅网.

1.主要性能要求如下:

纵向抗拉强度： ≥50KN

横向抗拉强度： ≥50KN

伸长率： ≤3%

结点剥离力： ≥400KN

网眼尺寸不大于10cm

同时，为尽量减少搭接工程数量，钢塑双向土工格栅幅宽应不小于4.0m。

2.本工程加宽路基接缝工艺处理如下：

（1）自旧路沥青路面边缘向下按1：:0.3的坡度切坡，将该坡度线以外，凡居新建路基底面标高以上部分的旧路及边坡全部挖除

（2）清除旧路边坡压实度不足部分，在坚实的旧路基边坡上开挖台阶，台阶宽度不小于1m，高度不大于3层（60cm）压实的总厚度；每个台阶上的第一层，填石灰含量为6%的石灰土，其宽度应覆盖台阶全宽并搭在新填路基上2cm。

（3）每3层顶部铺一层2米宽土工格栅，待施工到道胎位置，上预压土预压3个月后卸载，再整体全断面铺设钢塑复合凸结点双向土工格栅；

（4）土工格栅的铺设采用横向铺设，垂直与路堤轴线方向，搭接不小于30cm，用绑丝每隔20cm间距绑牢，保证其连续性

（5）双层或多层土工格栅上、下层搭接部位应错开不小于50cm距离。

（6）土工格栅上的第一层填料采用轻型推土机或前置式装载机碾压，一切车辆、施工机械只容许沿路堤轴线方向行驶。

3.加宽填筑时注意事项

（1）原路基边坡填筑前挖台阶时顶面挖成2%~4%的内倾斜坡，底部第1级台阶的开挖宽度不得大于1/2的边坡宽度，开挖后的老路边坡，应及时采取必要的措施，防止雨水冲刷等引起路堤开裂及滑塌，以确保老路堤的稳定。

（2）路堤边坡开挖后，要认真检查桥梁等结构物与路基连接处，若发现桥头搭板下有塌空现象，应采用级配砂砾回填并灌浆加固措施处理，待充分密实后再进行拼宽填筑。

（3）认真清理加宽断面的原地面，若下面有砂砾垫层，则应按设计要求认真整平和压实。

（4）老路边坡的开挖和填筑应沿纵向分段推进，老路堤边坡开挖必须随挖随填，挖一层，填一层。

（5）土工格栅铺设后应及时填筑填料，避免受阳光过长时间暴晒，间隔时间不应超过48小时。

（6）土工格栅下承层应平整，铺设时应拉直、平顺、绷紧、紧贴下承层，不得扭转、褶皱。

篇10

【关键词】膨润土；建筑涂料

中图分类号：A715文献标识码： A

一、前言

在建筑涂料中，膨润土的应用是越来越广泛，但是还是存在一些问题，科学技术人员对于膨润土在建筑涂料中的应用在不断的完善，更能保证建筑涂料的质量问题，更能促使经济不断进步。

二、膨润土在涂料中的作用

膨润土在水中形成絮凝状物质,具有增稠剂的作用,它的分子基团能与涂料中有机基料结合,能增强涂层的耐水性,提高涂层的强度和附着力。膨润土在水介质中具有良好的悬浮性和分散性,使生成的涂料不易沉淀,不易分层、颜色均匀。从而改善涂料的悬浮稳定性,且涂刷性好,能形成厚薄均匀平整光滑的涂层。基于此点,涂料中可加入一些廉价的重质碳酸钙代替部分轻质碳酸钙,从而降低成本。膨润土由于具有一定的粘结力和遮盖力,而且价格低廉,把它加到聚已烯醇系列涂料中,可使聚乙烯醇和其它填料(如轻质碳酸钙)的用量大为减少,从而使产品成本降低。膨润土具有优良的亲水性、塑性、膨胀性、粘结性,与适量水结合成胶体状,在水中能释放出带电微粒,这种微粒间的电斥性使之在涂料中具有分散剂的功能。在防水涂料中,高速运动中的膨润土胶粒与低粘度热溶沥青发生激烈碰撞、切割,将沥青破碎、胶化。已胶化的沥青颗粒内极性物质对膨润土胶体微粒发生吸附作用,使被分散的沥青颗粒表面形成胶体水化膜,降低了沥青与水的界面张力,阻止沥青颗粒的重新凝聚,从而形成稳定的分散相,起到了乳化剂的作用。膨润土具有耐寒性,所配制的涂料在冬季较低的温度下仍可施工。总之,膨润土的胶体溶液所具有的悬浮性、吸附性、分散性、粘结性和滑润性是建筑涂料所特别需要的,也使其在建筑涂料中具有粘结、增稠、悬浮、分散、乳化、填充等多种功能,并提高涂料的涂刷性和流平性,改善涂料的耐水性。

三、膨润土在建材工业中的应用研究进展

利用钠基膨润土的吸水膨胀性、粘结性、胶体分散性等特性，除天然钠基膨润土外，还有人工钠化的钠基膨润土可以生产多种防水材料。当钠基膨润土受湿时，因吸附水量多且在晶层间，而颗粒本身又带负电性，以致颗粒间相互排斥，使吸附水膜增厚，即使在高压下，水也不会被排斥，从而具有良好的防水作用。目前，广泛利用膨润土制作防水材料。

1、膨润土防水板

膨润土防水板以瓦楞纸板为外壳，在瓦楞内填装一定配比的膨润土，并封固瓦楞纸板周边的防水板材。膨润土防水板大多用于地下工程外防水。其工法有别于其他防水材料，它是用搭接的方式固定在结构外侧，回填土后，纸板逐渐降解，膨润土与添加剂经水化而形成凝胶隔水膜，从而起到防水作用。膨润土防水板可遇水膨胀，渗透系数小，防水性能优良，并具有良好的自封能力和耐久性。

2、膨润土胶泥

膨润土胶泥是将膨润土与其他配合料制成均匀膏状的胶泥。以沥青为主体的胶结介质与膨润土制成胶泥，除能达到一般沥青胶泥的性能外，其防水性能优良，可遇水膨胀，具有一定的膨胀压力，是一种优于其他接缝防水材料的防水胶泥，可广泛用于穿墙管周围和填充于混凝土接缝中。

3、膨润土止水条

膨润土止水条是将膨润土与橡胶等混炼成一定的条状。膨润土止水条除具有膨润土胶泥的优点外，还具有一定的抗拉强度和延伸率，可在自由状态下使用。施工时，紧密贴在混凝土的预留缝中，挤压后遇水膨胀而堵塞缝隙。

4、土工合成材料膨润土垫

土工合成材料膨润土垫是近年来在国外发展起来的一种新型的、主要用于防渗的土工合成材料。土工合成材料膨润土垫是在两层土工合成材料(土工织物或土工膜)之间夹封膨润土粉末(或膨润土粒)，通过针刺、缝合或粘合而成的一种复合材料，也有的土工合成材料膨润土垫产品只有一层土工膜，其上有用粘合剂粘合的一层薄薄的膨润土。它可以在城市固体废弃物填埋场中用于防止渗滤液污染地下水和防止雨水渗入废弃物填埋场中，也可用于渠道防渗。在发达国家，土工合成材料膨润土垫用于渠道防渗的技术已相当成熟。

5、水泥基渗透结晶型防水材料

目前，国内外主要开发应用的水泥基渗透结晶型防水材料是充分利用膨润土的特性及其他活性材料制备而成的防水材料。其具有渗透性，生成的晶体能深入封堵结构内部的孔隙，改善内部结构，防水具有永久性；微细裂缝自修复性能；背水面防水与修补效果更佳等特点。

四、膨润土应用中出现的问题及对策

1、涂料沉淀

膨润土具有较好的分散性和悬浮性,在涂料中可用作悬浮防沉剂。在加入膨润土后,涂料仍产生沉淀,则可能是膨润土的质量不好,蒙脱石含量过低,应考虑选用蒙脱石含量高的膨润土;或是所用的膨润土为钙基膨润土,其分散性、悬浮性差,有效的解决办法是将钙基膨润型为钠基膨润土。

2、涂料增稠

使用人工改型的钠基膨润土容易在涂料中出现增稠变厚现象,主要原因可能是改型剂选用不当,钙基膨润型为钠基膨润土,改型剂一般选用钠盐或钠碱,如碳酸钠、磷酸钠、硅酸钠、醋酸钠、氢氧化钠等,在选用中应考虑改型剂与涂料体系中其他组分的相容性;改型剂用量偏多,在配方中使用了水玻璃(即液态硅酸钠,实际上是膨润土钠化的一种改型剂)或是水玻璃的用量偏多也能造成涂料增稠,用量过多时,游离的改型剂与涂料中的某些成分(基料及某些颜、填料)作用使涂料增稠,解决办法是减少改型剂的用量。

3、涂膜龟裂

膨润土具有吸水膨胀、失水收缩的特性。在涂料中加入膨润土有时会产生涂膜龟裂现象,主要原因是膨润土用量过多。应控制膨润土的用量,一般以3%～10%为宜。如果用量已经很少仍出现上述现象,则应从基料等其他方面找原因。综上所述,只要我们在应用膨润土的过程中注意解决好这些问题,建筑涂料中膨润土的加入不但可以改善涂料的性能,提高产品质量,而且可明显地降低原材料成本,在实际生产中提高经济效益。

五、膨润土在其他涂料中的应用

膨润土可用作防水涂料的原料。膨润土虽具有很好的防水性，但其本身呈颗粒状态，无粘聚性，因而需选择非水介质与膨润土制成胶泥，而该介质要有一定的防水性。膨润土乳化沥青防水涂料就是将膨润土和沥青混合制得防水涂料，它主要用于屋面防水，可以提高工效50%，降低工程造价40%，且大大改善工人的劳动条件，提高防水效果。据报道，屋面上涂刷膨润土乳化沥青防水涂料，可增加使用寿命多年，施工好的屋面35年尚未损坏。膨润土用在环氧改性有机硅涂料中，对环氧改性有机硅起补强作用。当膨润土的加入量为添加总量的5%～10%时，不影响涂层的耐蚀性和耐热性。

六、结束语

综上所述，就膨润土在建筑涂料中的应用研究方面而言，在建筑涂料的安全方面提供了许多便利条件，但是可能在应用研究方面上还存在一些问题，相信在以后的日子中，科学技术人员会多做努力。建筑涂料给人们的生活带来很大的方便，为社会经济做出巨大的贡献。

参考文献

[1]刘阳 膨润土的改性及其应用 中国陶瓷工业 2001年

[2]黎治平 膨润土在建筑涂料中的应用研究 化学矿物与加工 2003年