土工合成材料在高速公路工程中的综合应用
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公路工程土工合成材料土工格栅 第5部分
公路工程土工合成材料土工格栅第5部分在公路工程中，土工合成材料被广泛应用于土壤加固和增强工程中。
其中，土工格栅作为一种重要的土工合成材料，具有很高的强度和耐久性，被广泛应用于公路工程中的土壤加固和土方工程中。
土工格栅是由高分子聚合物纤维经过拉伸成型而成的网状结构材料。
其特点是具有较高的抗拉强度和刚度，能够有效地分散和传递荷载，提高土壤的整体强度和稳定性。
同时，土工格栅还具有良好的耐久性和抗老化性能，能够适应各种不同的环境和工程要求。
在公路工程中，土工格栅主要应用于以下几个方面：1. 路基加固：土工格栅可以与土壤形成复合体系，增加土壤的抗剪强度和抗侧向位移能力，提高路基的稳定性和承载能力。
通过在路基中铺设土工格栅，可以有效地解决路基沉降、路面龟裂等问题，延长路基的使用寿命。
2. 填方加固：在填方工程中，土工格栅可以与填充土进行紧密结合，形成均质的复合体系。
这样可以有效地提高填方土的内聚力和抗剪强度，防止填方土的沉降和变形，保持填方土的稳定性。
3. 边坡防护：在公路边坡工程中，土工格栅可以用于边坡的加固和防护。
通过在边坡表面铺设土工格栅，可以有效地增加边坡的抗滑能力和抗冲刷能力，防止边坡的坡面塌方和滑坡等事故发生。
4. 桥梁基础加固：土工格栅可以用于桥梁基础的加固和增强。
在桥梁基础周围的土壤中铺设土工格栅，可以有效地提高土壤的承载能力和稳定性，防止桥梁基础的沉降和变形，保证桥梁的安全运行。
土工格栅作为一种重要的土工合成材料，在公路工程中发挥着重要的作用。
通过合理应用土工格栅，可以有效地提高土壤的强度和稳定性，解决土壤工程中的各种问题，提高公路工程的质量和安全性。
在今后的公路工程中，土工格栅将继续得到广泛的应用和推广。
论土工合成材料在施工中的应用
加筋原理 。
土工 合成 材料对 土体 或水 面可起 到防 护作用 。可采用 土工 垫、 纤维网布用于土质 路堤 边坡 和路 堑边 坡的 防护 ； 可采 用土工 膜袋进行 路基 边坡的冲刷防护 ； 可将 土工格栅 或土工 网同锚杆结 合 防护路 堑边 坡等。
论 土 工 合 成 材 料 在 施 工 中 的 应 用
武 春 娥
摘 要： 通过 高速公 路施工 中土 工合 成材料 的应用 ， 一步阐述 了新 型材 料在公路施 工领 域 的广泛用 途， 进 总结 了土工合 成材料具有加筋、 隔离、 防护、 防渗 、 过滤和排水六种功 能， 并指 出在使用 时应符合 因地 制宜、 合理取材 、 有利施工 、 方便 养 护的原则， 使其在公路施工 中发挥最佳 功能。
关 键 词 ： 工 合 成 材 料 ， 工 ， 用 土 施 应 中 图分 类 号 ： Ｕ５ １ Ｔ ２ 文献标识码 ： Ａ
土工合成材料是用 于岩 土工程 和土 木工程 的聚合物 材料 或 将产生一个轴 向力 ， 着 限制土 体侧 向变 形 的作 用 ， 当于在土 起 相 聚合物工程材料 ， 以人工合 成的聚化物 为原料制成 的各种类 型 中增加 了一个 侧向应力 ， 土的强度提高。 是 使 的产品。从 ２ 纪 ７ ０世 ０年代起 ， 土工合 成材 料开 始应 用于 公路 、 １ ２ 摩擦 加 筋原理 ．
维普资讯
第 ３ 卷 第 ２ 期 ４ ５
２ ０ ０８ 年 ９ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸ Ｉ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣ０８
・１ ８７ ・
文章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ８ ２ ．１ ７０ １ ０ ．８ ５ ２ ０ ）５０ ８ ．２
铁路 、 隧道 、 海港 、 机场 、 利等工 程 ， 用领域 越来越 广 ， 品种 水 应 产
土工 合成 材料对 土体 或水 面可起 到防 护作用 。可采用 土工 垫、 纤维网布用于土质 路堤 边坡 和路 堑边 坡的 防护 ； 可采 用土工 膜袋进行 路基 边坡的冲刷防护 ； 可将 土工格栅 或土工 网同锚杆结 合 防护路 堑边 坡等。
论 土 工 合 成 材 料 在 施 工 中 的 应 用
武 春 娥
摘 要： 通过 高速公 路施工 中土 工合 成材料 的应用 ， 一步阐述 了新 型材 料在公路施 工领 域 的广泛用 途， 进 总结 了土工合 成材料具有加筋、 隔离、 防护、 防渗 、 过滤和排水六种功 能， 并指 出在使用 时应符合 因地 制宜、 合理取材 、 有利施工 、 方便 养 护的原则， 使其在公路施工 中发挥最佳 功能。
关 键 词 ： 工 合 成 材 料 ， 工 ， 用 土 施 应 中 图分 类 号 ： Ｕ５ １ Ｔ ２ 文献标识码 ： Ａ
土工合成材料是用 于岩 土工程 和土 木工程 的聚合物 材料 或 将产生一个轴 向力 ， 着 限制土 体侧 向变 形 的作 用 ， 当于在土 起 相 聚合物工程材料 ， 以人工合 成的聚化物 为原料制成 的各种类 型 中增加 了一个 侧向应力 ， 土的强度提高。 是 使 的产品。从 ２ 纪 ７ ０世 ０年代起 ， 土工合 成材 料开 始应 用于 公路 、 １ ２ 摩擦 加 筋原理 ．
维普资讯
第 ３ 卷 第 ２ 期 ４ ５
２ ０ ０８ 年 ９ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸ Ｉ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣ０８
・１ ８７ ・
文章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ８ ２ ．１ ７０ １ ０ ．８ ５ ２ ０ ）５０ ８ ．２
铁路 、 隧道 、 海港 、 机场 、 利等工 程 ， 用领域 越来越 广 ， 品种 水 应 产
第9章土工合成材料在路基工程中的应用
第9章
土工合成材料在路基工程中的应用
2结构设计与形式 土工合成材料加筋路堤的结 构形式，可根据工程具体情况， 遵循技术可行、经济合理、施工 方便的原则，选用图9—6所示的 形式。受地形、地物限制需加陡 路堤边坡时，宜选用图9-6(a) 的外边回折的加筋结构形式；其 他一般情况，宜选用图9—6(b)、 (c)两种形式。 土工合成材料加筋路堤的设 计包括土工合成材料的铺设层 数、铺设方式、铺设范围及坡面 防护等内容。铺设层数和长度应 按圆弧滑动法和楔体滑动法通过
第9章
土工合成材料在路基工程中的应用
土工合成材料的抗拉强度(kN／n1)； 一考虑施工损伤、材料老化、材料蠕变等因素的安全系 数； 考虑施工损伤的分项安全系数，一般取值1 0～1 3； 一考虑材料蠕变的分项安全系数，宜根据试验确定，若 元试验资荆 可取2 0～4 0； 考虑化学、生物损伤的分项安全系数，可取1 0～1 5。 对土工织物，还应具有较高的刺破强度、 顶破强度和握持强度等，这些强度 除需能满足规范规定的相应验算公式外， 还应满足表9-1的要求 土工合成材料与土接触的界面摩擦系数 ^s，应参照规范规定的剪切试验方 法，由试验确定。对路基等级条件较低 时，可由一式确定
第9章
土工合成材料在路基工程中的应用
9．1· 1 土工合成材料的种类 土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种新型的土木工 程材料，它是以人工合成的聚合物(如塑料、化纤、合成橡胶等)为原料，制 成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保 护土体的作用。关于土工合成材料的分类，至今尚无统一准则。《土工合 成材料应用技术规范》 (GB 50290一1 998)称土工合成材料为土工织物、 土工膜、土工特种材料、土工复合材料的总称。土工织物包括织造和非织 造(无纺)两类；土工特种材料包括土工格栅、土工带、土工格室、土工网、 土工模袋、土工网垫、土工织物膨润土垫(GCL)、聚苯乙烯泡沫塑料(EPS) 等；土工复合材料包括复合土工膜、复合土工织物、复合防排水材料(排水 带、排水管、排水防水材料等)。 1．土工织物(geoteXtile) 土工织物为透水性土工合成材料。土工织物的制造过程是首先把聚合物原 料加工成丝、短纤维、纱或条带，然后再制成平面结构的土工织物。按制 造方法分为织造土工织物和非织造(无纺)土工织物。织造土工织物由纤维纱 或长丝按一定方向排列机织而成；非织造土工织物由短纤维或长丝按随机 或定向排列制成的絮垫，经机械结合、热粘或化粘而成。
土工合成材料应用
土工合成材料应用
土工合成材料是一种由合成纤维和土工膜组成的复合材料，具有优异
的物理和化学性能，广泛应用于土木工程、水利工程、环境工程等领域。
其主要应用包括以下几个方面：
1. 防水隔离
土工合成材料具有优异的防水隔离性能，可以用于各种水利工程、地
下工程和建筑物的防水隔离。
例如，可以将土工合成材料铺设在水坝、水库、隧道、地下室等地方，起到防水隔离的作用。
2. 加筋增强
土工合成材料可以用于土体的加筋增强，提高土体的抗拉强度和抗剪
强度。
例如，在公路、铁路、机场等基础工程中，可以将土工合成材
料与土体结合，形成复合材料，提高基础的承载能力和稳定性。
3. 土壤改良
土工合成材料可以用于土壤改良，改善土壤的物理性质和化学性质。
例如，在农业生产中，可以将土工合成材料与土壤混合，改善土壤的
透气性、保水性和肥力，提高农作物的产量和质量。
4. 环境保护
土工合成材料可以用于环境保护，防止土壤侵蚀和水土流失。
例如，在水土保持工程中，可以将土工合成材料铺设在坡面和沟渠中，防止水土流失，保护生态环境。
总之，土工合成材料具有广泛的应用前景和市场需求，是一种重要的土木工程材料。
未来，随着科技的不断进步和应用领域的不断扩展，土工合成材料的应用将会越来越广泛，为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。
公路施工中土工合成材料应用的探讨
一
撑外 包 的土 工织 物 滤层 及强 力合 成纤 维外覆 保 护层 制成 的软式 管状 排水 材料 。排 水塑料 管 是 由带 孔 的 塑 料 管 外 包 土 工 织 物 滤 层构 成， 分波 纹管 和 平壁 管两 种 。 两者均 具有从 管 壁 四周 迅速 集水 并 引 出 的作用 ，因 此我们认 为 将其 称作 集（ 水 管 为好 。 排） 集 （ 水 管 可 用 于软 土 路 堤基 底横 向排 排） 水 ，以及有 地 下水 出露 的陡坡路 堤地 段 的地 基处 理 （ 为提 高横 向 盲沟 的质 量 和节 约工程 投 资 ，可考 虑采 用 集排 水 软管来 修建 横 向盲 沟 ） 挖 方段 边 沟 底部 含 水层 地 段 的盲 沟排 ， 和 水 。另 外 ， 挖 方段 地下 水发 育路 段 ， 考 对于 可 虑 在结 构层 下 铺设 纵 向集 排水 软管 ，以增 强 纵 向排 水 能力 。施 工时 ， 有夯 （ 实机械 作 若 压） 用 其上 时 ，集 排水 软 管上 填料 的覆 盖厚度 应 在 ６ｃ 以上 ， ０ｍ 因此应 用 时应根 据具 体情况 设 计 不 同 的施 工 方案 。 外 ， 此 目前最 常见 的用途 是 路 面结 构排 水 ，具体 应 用方 案正 在完 善之 中。 ９ 综述 以上是 目前 比较 成熟 的几 种 土工合成 材 料 的 主要用 途 ， 而 言 ， 路工 程 中应 用 总体 在公 土工材 料 不仅 能 够保 证 工程 质量 ，而且许 多 情 况下 可 以降 低 工程 造价 、 施 工进度 ， 加快 但 由 于我 国 经 济 条 件 和化 工产 品生 产 条 件 限 制 ， 路工 程 中应 用 土工 织物 的历 史较短 ， 公 使 用上 仍缺 少 经验 ，往 往 因一 次使用 失败 而失 去下次 再 次应 用 的信 心 ，同 时对有 关产 品的 使 用性 能 不够 完 全 了解 ，使用 起来 也就 不够 自如 ， 能灵 活 应用 。此 外 ， 不 尚有许 多情 况是 应用 了 土工 材料 反而 提 高 了造价 ，这就 有一 个价值 取 向问题 ，应 用 土工 材料最 初 的 目的 是要 根 治 或 者 减 轻病 害及 保证 工 程质 量 ， 同 时兼具 施 工 简便 的优点 。 因此 ， 现有技 术措 在 施难 以解 决 问题 的情 况 下 ，应用 土工材 料可
撑外 包 的土 工织 物 滤层 及强 力合 成纤 维外覆 保 护层 制成 的软式 管状 排水 材料 。排 水塑料 管 是 由带 孔 的 塑 料 管 外 包 土 工 织 物 滤 层构 成， 分波 纹管 和 平壁 管两 种 。 两者均 具有从 管 壁 四周 迅速 集水 并 引 出 的作用 ，因 此我们认 为 将其 称作 集（ 水 管 为好 。 排） 集 （ 水 管 可 用 于软 土 路 堤基 底横 向排 排） 水 ，以及有 地 下水 出露 的陡坡路 堤地 段 的地 基处 理 （ 为提 高横 向 盲沟 的质 量 和节 约工程 投 资 ，可考 虑采 用 集排 水 软管来 修建 横 向盲 沟 ） 挖 方段 边 沟 底部 含 水层 地 段 的盲 沟排 ， 和 水 。另 外 ， 挖 方段 地下 水发 育路 段 ， 考 对于 可 虑 在结 构层 下 铺设 纵 向集 排水 软管 ，以增 强 纵 向排 水 能力 。施 工时 ， 有夯 （ 实机械 作 若 压） 用 其上 时 ，集 排水 软 管上 填料 的覆 盖厚度 应 在 ６ｃ 以上 ， ０ｍ 因此应 用 时应根 据具 体情况 设 计 不 同 的施 工 方案 。 外 ， 此 目前最 常见 的用途 是 路 面结 构排 水 ，具体 应 用方 案正 在完 善之 中。 ９ 综述 以上是 目前 比较 成熟 的几 种 土工合成 材 料 的 主要用 途 ， 而 言 ， 路工 程 中应 用 总体 在公 土工材 料 不仅 能 够保 证 工程 质量 ，而且许 多 情 况下 可 以降 低 工程 造价 、 施 工进度 ， 加快 但 由 于我 国 经 济 条 件 和化 工产 品生 产 条 件 限 制 ， 路工 程 中应 用 土工 织物 的历 史较短 ， 公 使 用上 仍缺 少 经验 ，往 往 因一 次使用 失败 而失 去下次 再 次应 用 的信 心 ，同 时对有 关产 品的 使 用性 能 不够 完 全 了解 ，使用 起来 也就 不够 自如 ， 能灵 活 应用 。此 外 ， 不 尚有许 多情 况是 应用 了 土工 材料 反而 提 高 了造价 ，这就 有一 个价值 取 向问题 ，应 用 土工 材料最 初 的 目的 是要 根 治 或 者 减 轻病 害及 保证 工 程质 量 ， 同 时兼具 施 工 简便 的优点 。 因此 ， 现有技 术措 在 施难 以解 决 问题 的情 况 下 ，应用 土工材 料可
土工合成材料(公路)
土工合成材料在防洪工程中的应用
土工合成材料膨润土防水垫（毯）在防渗工程中的应用
土工袋
三、土工合成材料在公路工程中的应用
土工合成材料在公路工程中的五种主要作用 1．路堤加筋 (1)土工合成材料应用于路堤加筋，其主要作用 在于提高路堤的稳定性。对路堤的沉降特别是不均 匀沉降有一定的减少或调节作用。 (2)土工合成材料加筋路堤对地基的承载力有一 定的要求。一方面是为了保证路堤的稳定，另一方 面地基承载力影响着加筋路堤的高度，再一方面是 为了控制路堤的沉降。
2、握持强度 土工织物承受集中力的现象普遍存在。 握持强度是反映其分散集中力的能力。握持 强度实验是握持试样两端1/3宽度进行的一种 快速拉伸试验。它的强度由两部分组成：一 部分为试样被握持宽度的抗拉强度，一部分 为相邻纤维提供的附加抗拉强度。由于试验 的难度较大．采用的试佯和夹具的尺寸也不 尽相同。因此，测得的结果也相差很多。一 般不易作为设计依据，只可用作不同土工织 物的抗拉强度比较。土工织物握持力一般为 0.3～6.0kN。 土工织物对集中荷载的扩散范围越大， 则握持强度越高。
6．防渗作用 土工膜和复合型土工合成材料，可以作 为各种工程的防渗材料。 土工合成材料用于某一项工程会发挥主 次作用。如公路的碎石基层与地基之间铺放 土工织物。一般说“隔离”是主要的，“滤 层”和“加筋”是次要的，“排水”是不甚 重要的。要综合考虑，如选用光滑的土工膜 来 隔 离， 则可能引起路基中孔隙水压力升 高．造成路基失稳。在软弱地基上修路“加 筋”可能起控制作用。
玻璃纤维土工格栅（高速公路、铁路中）
二、土工合成材料的功能
1．隔离作用 将土工织物置于土、砂石料与地基之问．可把 不同粒径的土粒分隔开，以免相互混杂·或发生土 粒流失，继而失去各种材料和结构的完整性。 2．防护作用 当比较集中的应力或应变从一种物体传到另一 种物体时，土工织物可以在中间起到减轻或分散的 作用。如厚的无纺织物和复合土工膜可起保温作用， 防冻害，可减轻车辆的集中荷载对基土的影响．防 止路面反射裂缝。
土工合成材料在道路工程中的应用
叉可分为面层和基层 两部 分， 路基 是路 面的基 础 对填 方道 路 ， 路基是 由填方（ 路堤 ） 和原来 的地层 组成 ： 挖方道 路 ， 基就是 对 路 原有的地层 。土工 合成 材料在道路 工程中的应用 目的 ， 是为了 就 解决这 两大部分出现的工程问题
ｌ ｌ 加 筋 作 用 ＿
关 键 词 ： 工夸 成 材 料 ； 土 道路 工 程 ； 筋 ： 离 ； 压 加 隔 成 ＇
随着科学技 术 的 发展 ， 岩士 工程必 起 ｒ一场新 的革 命
土
层的结构 ， 降低其强 度以及增加道路的变形 这 时就需要设 置一
层隔离层 ， 过去常用砂作为隔 离层 ， 由于土工织 物在工程 实践 中
工台成材料 （ｅ Ｓｌｈ ｋｓ 大 量 的应用 ｆ工 程实 践 土工 合 成 ｇ Ｏｙ ｅｉ ） Ｊ ｅ ｌ
材料是岩土 工程 领域 中的 一 新 型建筑 材 料， 人工 合成 的 聚 种 以１ 台物为原料 加工而成的 它包 括土Ｔ织 物 、 ： 土 工 复合材 土１ 膜、 料、 土工特种材料四大类 被广 泛和成功地用于土木工 程的不同 ’ 领域中 ， 发挥不 同的作用 （ 隔离 、 防渗 、 排水 、 防护、 加筋等 ） 。土 工
的大量应用 ， 现在普遍 采用铺设 一 土工织 物的 方法 ， 隔离软 层 起
土层与粗粒 材料的作用 为 了保证土 工织物 能正常发挥这 种作
用， 必须 防止土工 织物 的整体 性 被损害 或破 裂。这就需 要设计 时， 对土工织物做好 顶破、 刺破 、 落锥 穿透试验 。
合成材料最 早应用 了水利 工程 ， 年 来在道 路 工程 中的应 用 日 。 近
趋广泛 但 在应用 中． 根据 村料性 质 ， 固机理 ． 加 应该注意处理 一
ｌ ｌ 加 筋 作 用 ＿
关 键 词 ： 工夸 成 材 料 ； 土 道路 工 程 ； 筋 ： 离 ； 压 加 隔 成 ＇
随着科学技 术 的 发展 ， 岩士 工程必 起 ｒ一场新 的革 命
土
层的结构 ， 降低其强 度以及增加道路的变形 这 时就需要设 置一
层隔离层 ， 过去常用砂作为隔 离层 ， 由于土工织 物在工程 实践 中
工台成材料 （ｅ Ｓｌｈ ｋｓ 大 量 的应用 ｆ工 程实 践 土工 合 成 ｇ Ｏｙ ｅｉ ） Ｊ ｅ ｌ
材料是岩土 工程 领域 中的 一 新 型建筑 材 料， 人工 合成 的 聚 种 以１ 台物为原料 加工而成的 它包 括土Ｔ织 物 、 ： 土 工 复合材 土１ 膜、 料、 土工特种材料四大类 被广 泛和成功地用于土木工 程的不同 ’ 领域中 ， 发挥不 同的作用 （ 隔离 、 防渗 、 排水 、 防护、 加筋等 ） 。土 工
的大量应用 ， 现在普遍 采用铺设 一 土工织 物的 方法 ， 隔离软 层 起
土层与粗粒 材料的作用 为 了保证土 工织物 能正常发挥这 种作
用， 必须 防止土工 织物 的整体 性 被损害 或破 裂。这就需 要设计 时， 对土工织物做好 顶破、 刺破 、 落锥 穿透试验 。
合成材料最 早应用 了水利 工程 ， 年 来在道 路 工程 中的应 用 日 。 近
趋广泛 但 在应用 中． 根据 村料性 质 ， 固机理 ． 加 应该注意处理 一
土工合成材料在道路工程中的应用
防 护 。本 文 就 土 工 合 成 材 料 在 施 工 中应 用 加 以讨 论 ， 大 家 参 供
考。 表 １ 土 工 网 的 规 格
２土 工 合 成 材 料在 风 沙 地 区路 基 防 护 工 程 中 的 应 用 ． 风 沙 路 基 指 沙 漠 、 风 和 风 沙 流 地 区 的 路 基 。位 于 这 些 地 大
２３ １ 在 坡 顶 和坡 脚 分 别 开 挖 ０５ ．． ．Ｍ深 的 三 角 坑 。 ２３２ 根 据 坡 面 长 度 剪 割 土 工 网 ， 土 工 网 的 首 端 平 铺 于 ．． 将 坡 顶 的 三 角 坑 内 ， 人 固定 钉 后 填 夯 实 。 打 ２３３ 将 土 工 网顺 坡 平 铺 ， 接 部 分 不 少 于２ ＣＭ ， 用 固 ．＿ 搭 ０ 并 定 钉 固 ， 间距 １ １５ ， 花 形 布 置 。 钉 — ．Ｍ 梅 ２３４ 将 网末 端 用 固 定 钉 固定 并 填 埋 于坡 脚 三 角 坑 内 。 ．－
糟 ｉ
２３ 施 工 要 点 ． 路 基 边 坡 铺 设 土 工 网 施 工 方 法 较 为 简 便 ， 方 法 及 顺 序 如 其
下 ：
栅 网孑 互 相 锁 合 在 一 起 ， 成 稳 固 的 平 面 ， 止 砾 石 下 陷 。 一 Ｌ 形 防 进 步 增 加 了地 基 的 抗 剪 强 度 ，从 而 防 止 盐 渍 土 路 基 产 生 过 大 或 不
均匀沉 降以至侧向变形。 ３２３ 利 用 土 工 合 成 材 料 的 高 抗 拉 性 ， 撕 裂 性 。 ．Ｉ 抗 良好 的 韧
性 ， 体 性 和 耐 酸 碱 ， 生 物 侵 蚀 性 能 ， 渗 透 性 较 土 工 织 物 大 整 耐 将 的 其 它两 种 材 料 相 互 隔 开 ， 发 挥 其 各 自的 作 用 。 是 盐 渍 土 地 以 这 基 处 理 中较 为 重 要 的 施 工 方 法 。其 目的 在 防 止 由 于局 部 承 载 力
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合理布设方案。
⑴ 加固机理 ① 路基路面应力 计算结果表明（图 6~7 ），层铺土工网能明显降低土体中 的垂直应力和水平应力，提高土体的抗剪强度，从而使土体的 抗剪强度得到充分发挥，提高土体的承载能力、抗变形能力和 抗裂能力。
横 向
有网 无网 20
10 5 0 -300.0 -200.0 -100.0 0.0 垂直应力（KPa）
⑵在剪切摩擦破坏行为中，CE131土工格网具有良好的界面摩擦性能。此时，
在抗张拉强度适宜的情况下，采用土工格网较为理想。
㈢ 在多方调研论证的基础上，提出土工合成材料处治填挖 交界路基、填石路堤、采空区、涵洞通道台背填料等设
计方案，并确定了有关的试验工程和实施方案，进行现
场施工。
1、土工合成材料处治路基填挖交界处非均匀沉降
⑴ 纵向填挖交界
① 铺设方案：填方高度低于4m：上部埋设2层土工格网； 填土高度高于4m：分层铺设土工格网；
原地面坡度缓于1:2的不做处理
② 铺设长度： 挖方部位：1～2m
填方部位：5m（原地面坡度缓于1:2或填方高度低于4米）
路基填土高度（原地面坡度陡于1:2） 底部土工格网铺设长度不小于2m ③ 层间距计算公式（初步）
通过式（1）进行模拟界面摩擦性能曲线，有关参数见表2。
S K 1 . w . n / Pa 1
n
R f .S C n .tg
(1)
表2 双曲线模型计算参数（直剪试验）
土类 压实度K（%）
耒宜土 95 85 长沙土 95
格网类型
无筋材 CE131 无筋材 CE131 无筋材 CE131
㈡ 进行了加筋土原材料（地基土、填料、土工合成材料） 及土工格网与填土界面性能试验研究，获得了理论研究 所需的模型参数等资料，为应用土工合成材料处治路基
提供了设计依据。
1、填挖交界试验工程地基土及填土物理力学指标试验 含水量、塑指、液指、最大干容重、最佳含水量、
压缩指标、抗剪强度、颗分及级配等。
3、FWD检测及对比（填挖交界） ⑴ 检测部位：覆盖挖方区、填方区及其交界； 铺设土工格网与未铺设土工格网区； 中线及右侧。 ⑵ 布点方案：纵向点间距5.0m，右侧点距路基边缘2.0m。 ⑶ FWD检测方案：
荷载：30kN和40kN。
位移传感器：D1=0.0cm， D2=30.0cm， D3=40.0cm，
工合成材料综合应用提供了广阔的场地。
填挖交界：路基非均匀沉降及路基失稳。 填石路堤：填石料下部难以压实、石料级配不良，易 引起局部非均匀沉陷。 地质不良地段：采空区、岩溶，可能使路基塌陷。
涵洞通道台背：路基土压实差异、非均匀沉降，加上
结构支承刚度差异，导致路面结构破坏和跳车现象。
4、目的
8.185 H ( z ) z (0.9 H z )
（2）
⑵ 横向填挖交界
① 加强填筑土体的稳定性
② 类似于纵向填挖交界路段处理
⑶ 试验路段的选择 第八合同段 K260 ＋ 200 ～ K260 ＋ 390 处下坡岭填挖 交界，包括纵向填挖交界及横向填挖交界两种填挖交界 形式，高度近20m。 此外，在全线采用课题组所提设计方案。
变异系数
0.21
0.20
0.20
0.18
0.19
0.20
0.15
0.14
（五）应用邓肯-张非线性模型模拟填土力学本构关系，采
用非线性有限元方法，针对试验工程的纵向填挖交 界和横向填挖交界路基，进行了土工格网处理填挖 交界非均匀沉降的结构分析，揭示了其加固机理， 并在研究基础上提出了有关的应用土工合成材料的
模量（MPa）
80 60 40 20 0 0 5 p=30KN
p=40KN
填土高度（m）
10 15 20
图5 填土高度对铺设土工格网路基模量的影响
4、FWD检测及对比（填石路堤） ⑴ 检测部位：四条车道位置。 ⑵ 布点方案：检测点间距15.0m。 ⑶ FWD检测方案： 荷载：50kN和60kN。 ⑷ 分析检测结果： ① 两级荷载下填石路堤弯沉、模量差别不明显（表4）。
2、填石路堤试验工程填石料物理力学指标试验 填石料的颗粒级配、强度等。
3、土工合成材料物理力学指标试验 CE131土工格网的拉伸变形特性及抗拉强度，以及土工 布材料的单位面积密度、抗拉强度、渗透特性等。 拉伸试验：试件宽度对试验结果有较大的影响。因试件 的各根筋变形不同步，较宽试件的拉伸试验强度比较窄试 件的拉伸试验强度小。
湖南省交通厅科技发展基金项目
土工合成材料在高速公路工程中的综合 应用技术研究
长沙理工大学 周志刚教授、博导
一、项目的目的与意义
1、路基稳定性问题
在局部软土地基、半挖半填路基、软硬地基交界处、桥头 和人工构造物台背、山间沟谷填挖交界处等路段容易出现 路基过大的沉降或非均匀沉降、边坡失稳问题，造成路面 结构破坏、桥头跳车等病害，影响交通和行车安全。
1、填挖交界试验工程现场检测 检测收集了每层填土的干容重、含水量、压实度等，并进 行了沉降观测。
35 30 25
沉降(mm)
20 15 10 5 0 K260+340 360 380 400 里程桩号
图3 填挖交界处沉降沿纵向的变化
从图 3 可以看出，在填挖交界处铺设土工格网后，其沉降 沿路线纵向的变化比较平缓，变化率为0.205‰，远小于纵坡变 化率3‰要求。 2、填石路堤试验工程现场调查 调查资料表明，填石路堤顶面的沉降至今很小，未发现路 面破坏，且外侧边坡也未发现明显的变形。
图1 不同宽度土工格网试件的直接拉伸试验结果比较
4、填土-土工格网界面摩擦性能试验 大型直剪试验：两种土类，不同压实度，不同压力
τ
200
(kPa)
耒宜路现场土K=95%
160
300kPa 200kPa
120
100kPa 50kPa
80
40
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
S
(mm)
图2 不同正应力下的τ- S曲线（压实度95%的耒宜高速公路填土）
② 填石路堤模量大约在400MPa~1000MPa之间，变异性较 大（表5）。
表5 填石路基反算模量的平均值、均方差（MPa）和变异系数
检测车道 荷载 （KN） 平均值 均方差 右侧主车道 50 571.1 120.9 60 572.7 113.1 右侧超车道 50 555.0 111.5 60 554.0 96.1 左侧超车道 50 543.7 105.9 60 556.6 110.7 左侧主车道 50 557.7 85.0 60 554.6 78.2
⑴ 通过土工合成材料在耒阳-宜章高速公路上大范围的综合
应用，解决路基非均匀沉降与稳定性问题，保证公路开
放交通后的正常运行。 ⑵ 通过土工合成材料加固路基实体工程的修筑，进一步完 善已有的设计理论和施工技术。
二、研究内容
⑴ 土工合成材料处治路基填挖交界处非均匀沉降的应用研究 ⑵ 土工合成材料综合处治填石路堤的应用研究 ⑶ 土工合成材料加固地质不良路段的应用研究
表4 弯沉检测值的平均值、均方差（0.01mm）和变异系数
检测车道 荷载（KN） 平均值 均方差 变异系数 右侧主车道 50 20.56 13.29 0.65 60 19.37 12.57 0.65 右侧超车道 50 9.58 3.41 0.36 60 9.22 3.41 0.37 左侧超车道 50 16.43 10.42 0.63 60 17.11 9.83 0.57 左侧主车道 50 10.43 4.00 0.38 60 11.69 4.16 0.36
Rf
0.61 0.64 0.94
K1
3321 6856 2325
n
0.25 0.18 0.17
C(KPa)
45.9 40.5 53.1 52.7 65.9 63.1
φ(°)
1936.2
结果发现： ⑴ 大型直剪试验中，压实度对剪切劲度模量、抗剪强度指标等影响较大，对 破坏比影响尤为显著。随着压实度的减小，土与土工格网界面抗剪强度更 接近于其极限强度值。在较低压实度条件下，将反映出一种剪胀现象。
三、主要研究成果
㈠ 对耒宜高速公路全线的地质、路基填挖交界等状况进行 了系统调查，采集填土、石料等原材料，并系统地总结 了填挖交界路基、不良地质等资料，为课题研究工作的 进一步开展提供了基础。
1、土工合成材料处治路基填挖交界处非均匀沉降的应用研究
纵横向填挖交界路段情况
原坡度 低于1:5 1:5～1:2 陡于1:2 合计 406处 其中262处填筑高度超过8m 183处 其中95处填筑高度超过8m
D4=70.0cm，D5=100.0cm，D6=130.0cm。
⑷ 分析检测结果： ① 在路基土体内分层铺设土工格网，的确可以改善其支承刚
度，增强其扩散荷载能力，从而提高路基抵抗变形能力。铺设
土工格网可使弯沉减小15.4%~21.8%（见图4）。
检测点到加载中心距离（cm）
130 90 50 10 10 50 90 130
0 0 -5 -10 -15 -20 -25
5
10
15 X(m)
有网 无网
1)纵向
纵向填挖交界
142处
205处
59处
横向填挖交界
3处
71 处
109处
2、土工合成材料综合处治填石路堤的应用研究 填石路堤主要集中在第九合同段。其中有一段长达 400 多 米的填石路堤，具有典型性。 3、土工合成材料加固地质不良路段的应用研究
耒宜高速公路的主要不良地质为采空区及岩溶，另有专题
对采空区路段进行加固处理研究。
① 试验路段：第八合同段K251+620~K251+810。