加筋土工合成材料使用時應(yīng)注意的幾個問題

1、<p>　　加筋土工合成材料使用時應(yīng)注意的幾個問題</p><p>　　摘要：近年來加筋土工合成材料在水利工程中得到了大力推廣，廣泛應(yīng)用于邊坡加固、軟基處理等領(lǐng)域。文中對材料應(yīng)用中在設(shè)計、選材及施工中應(yīng)重點(diǎn)注意的問題進(jìn)行了詳細(xì)介紹，具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：加筋；土工合成材料；使用 </p><p>　　中圖分類號： TU472

2、文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p>　　加筋類土工合成材料是在土體中與周圍的物質(zhì)相接觸的，因此，有一些特殊的破壞形式也是與它們之間的相互作用機(jī)理相關(guān)的。也就是說，土工合成材料是與三維結(jié)構(gòu)相結(jié)合的，許多使用了土工合成材料的結(jié)構(gòu)物的破壞形式是由于二維土工合成材料和三維結(jié)構(gòu)物之間的相互作用引起的。如果加筋材料不能起到其應(yīng)有的加筋功能，那么其事故的結(jié)構(gòu)形式基本與土的結(jié)構(gòu)破壞形式相同。 </p>

3、<p>　　1、加筋土坡表層的不穩(wěn)定性 </p><p>　　這是加筋墊層間分離作用的一個跡象。也就是發(fā)生在土工合成材料加筋層之間的加筋土坡層的局部不穩(wěn)定性。在加筋土結(jié)構(gòu)中，這里可能是加筋材料沒有對土的特性產(chǎn)生影響的部位，平面加筋筋材對土體的影響部位與立體加筋筋材相比，立體加筋筋材對土體的影響部位要大的多，就是說對被加筋的土體的失穩(wěn)控制要強(qiáng)有力的多。相對于平面加筋筋材來講，在土體中沒有加筋的大部分區(qū)域，

4、土的特性并沒有因加筋材料的加筋作用而改變。所以，在這些部位，所表現(xiàn)出來的仍是沒有加筋土的破壞形式。例：尤其是在高填方領(lǐng)域，隨著填土高度的增加，土體的失穩(wěn)破壞就會增大，平面筋材在一定填土高度內(nèi)是安全的，但隨著填土高度的增加，筋材與土體累計接觸面在被加筋土體中越來越小，因此隨著填土高度的增加，使用平面筋材加筋的風(fēng)險系數(shù)增大，這種高填方使用筋材加筋路堤的破壞，近年來在逐漸增加。例廣東的汕梅高速公路西關(guān)坳高邊坡93米，是廣東高速公路最高邊坡，雖

5、然采用了加筋處理，但仍然在施工后期發(fā)生開裂，差一點(diǎn)造成重大質(zhì)量事故。同時，在選擇筋材時，也要考慮當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)情況，如果屬于松散、黏結(jié)強(qiáng)度不高的粉性土質(zhì)，應(yīng)考慮采用立面的加筋筋材會更安全、可靠。 </p><p>　　以上的這個例子顯示，使用加筋材料的工程師應(yīng)依據(jù)每個工程的特定巖土及修筑方案的情況，詳細(xì)考慮在巖土工程中熟知的影響土坡及土體穩(wěn)定性的力。這些力在任何時候、任何部位都需被考慮并賦予一定的安全系數(shù)值。在一些較

6、為特殊的修筑領(lǐng)域，對加筋材料的選擇上，應(yīng)考慮與土體結(jié)合更為緊密、更為廣泛的立體加筋材料—土工格室。 </p><p>　　2、土體與加筋材料拉伸的相互作用 </p><p>　　當(dāng)加筋材料應(yīng)用于土體加筋時，它將受到一個拉力的作用，這個拉力的產(chǎn)生是由于土體發(fā)生了位移，這將引起土工合成材料加筋土結(jié)構(gòu)的變形。這個變形可能影響其使用的可靠性，進(jìn)而應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)的破壞。 </p><

7、;p>　　這個例子顯示需要考慮的相關(guān)因素，一是土工合成材料加筋時施工預(yù)拉是減小土體和結(jié)構(gòu)物變形需要的一個施工途徑；二是在選擇加筋材料時，對材料自身的變形性及變形時相對應(yīng)的材料強(qiáng)度要考慮進(jìn)去，也就是說對于在土體中使用的加筋材料，其關(guān)鍵指標(biāo)一是筋材的延伸率，如果材料的延伸率過大，加筋將失去意義，在土體靜荷載與動荷載的壓應(yīng)力下，如果使用的筋材延伸率大，土體的變形就會大，并且宜在長期的荷載作用下，產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象，所謂蠕變就是指筋材在不斷的應(yīng)

8、力作用下，逐步被拉伸變形，雖然筋材本身沒有發(fā)生斷裂，但被無限（這里的無限是相對于巖土工程中土體允許變形量而言的）拉長的筋材就失去了對土體加筋、控制的意義。對于筋材第二個關(guān)鍵的指標(biāo)就是使用的筋材強(qiáng)度指標(biāo)。筋材在土體中承受應(yīng)力水平的高低，與筋材的強(qiáng)度指標(biāo)形成正比關(guān)系，筋材的強(qiáng)度越高，對土體的加筋效果會越好，當(dāng)然這種強(qiáng)度指標(biāo)也不是無限大就好。因?yàn)檫€要考慮筋材與土體結(jié)合的緊密程度（摩阻系數(shù)與抗拉拔系數(shù)）。如果筋材的強(qiáng)度指標(biāo)過低，筋材在應(yīng)力的作用

9、下，就會被拉斷。因此對于應(yīng)用于土體中的加筋材料來講，延伸率的指標(biāo)與強(qiáng)度指標(biāo)缺一不可，延伸率高，土體易發(fā)生過量的變形，加筋失去意義，強(qiáng)度值</p><p>　　3、土體與筋材的最低有效長度問題 </p><p>　　當(dāng)加筋材料的應(yīng)用領(lǐng)域比較特殊時，如使用于填挖交界、老路拓寬的新舊交界處等特殊領(lǐng)域做加筋處理方案時，筋材在土體中屬于應(yīng)力集中的局部受力情況，此時，不僅要求設(shè)計人員在處理方案的選擇上

10、，不僅要采取傳統(tǒng)的巖土處理方案，比如在交界面開挖一定的臺階，緩解應(yīng)力集中的現(xiàn)象，而且，要采用加筋類的土工材料作需要的滑動驗(yàn)算。 </p><p>　　在土工合成材料加筋路堤的公路行業(yè)規(guī)范中，要求加筋材料伸入到穩(wěn)定土中的錨固長度，不得小于最小錨固長度L m ，最小錨固長度采用下式計算： </p><p>　　L m = TGc Fm / (2σ0&#402;Gs) </p>

11、;<p>　　式中L m — 最小錨固長度 （m） </p><p>　　TGc — 土工合成材料抗拉強(qiáng)度 （kN/m） </p><p>　　Fm —— 錨固安全系數(shù)，對無粘性土取Fm = 1.5 ，粘性土取Fm = 2.0 ； </p><p>　　σ0 —— 作用在某層筋材上的上覆壓力（kPa），按自重應(yīng)力計算； </p><

12、p>　　&#402;Gs — 土與土工合成材料的界面摩擦系數(shù)，其值按&#402;Gs = 0.9tgφq 取用。 </p><p>　　當(dāng)計算的最小錨固長度小于2.0 m時，取為2.0 m 。（注：如果用于臺階處，臺階的寬度最少不能小于2 m 。） </p><p>　　土工材料的鋪設(shè)長度L為滑動面內(nèi)的長度L a與錨固長度L m 之和，即： </p>&

13、lt;p>　　L = L a + L m </p><p>　　無論怎樣的加筋方式，在被加筋的土體中，都必須達(dá)到這個有效長度，否則加筋就會失去意義，就會對加筋土工程帶來危害。 </p><p><b>　　4、結(jié)語 </b></p><p>　　當(dāng)選用的筋材為平面筋材時，與相應(yīng)的臺階處理方式就會產(chǎn)生一個筋材錨固長度Lm與土體之間臺階長度的

14、配合問題。一般的臺階深入穩(wěn)固土體內(nèi)為1.5米左右，有的甚至才達(dá)到1米左右，這樣雖然在填挖交界采用了筋材進(jìn)行加筋處理，防止不均勻沉降對路面造成的破壞，但因錨固長度達(dá)不到最低長度2米的要求，筋材往往會失去加筋的實(shí)際作用，進(jìn)而土體的局部應(yīng)力破壞照樣產(chǎn)生。這時就需要設(shè)計人員在考慮筋材種類時，采用與土體結(jié)合面更廣、更牢固的立面加筋材料。立面加筋材料不僅可以在有效的長度內(nèi)達(dá)到加筋效果，也可以確保筋材被更好的錨固在臺階處（填土對筋材的錨固作用被最有效