土工合成材料 (2).pptx

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1、第第1111章章 其它应用其它应用11.1 电动土工合成材料电动土工合成材料第第1111章章 其它应用其它应用 对于高含水量、低水力渗透性的粘土、淤泥等细粒土的排水固结，常用的方法是真空预压和堆载预压。这两种方法以及在淤泥脱水中常用的机械压滤法，都是在水力梯度作用下排水。但对于水力渗透性很小的细粒土，依靠水力梯度排水固结很困难，速度很慢，而电渗法却可以高效快速地实现排水固结。电渗法是在直流电场的作用下，土体中的水分从阳极向阴极移动，并从阴极排出土体。电渗法的发现已有200多年的历史，因土的“电渗系数与土颗粒粒径无关”的特点，尤其适用于粘土、淤泥的排水固结。1.EKG电极电极导电性要求1.EKG

2、电极电极耐久性：EKG材料中含有碳元素，这是聚合物能够导电的主要元素。许多学者认为，在电渗过程中，EKG材料中的碳元素会迁移到土体中，导致EKG电极的导电性下降，并把这种现象称为“导电塑料的腐蚀”。由于电渗排水固结的处理周期通常都在3个月以内，据此要求EKG材料的耐久性至少应为3个月，即在3个月时间内，EKG材料电阻率不会发生数量级上的变化。1.EKG电极EKG材料的型式E-boardE-tube2.能级梯度理论能级梯度理论2.能级梯度理论能级梯度理论2.1 能级梯度理论的简化形式能级梯度理论的简化形式2.2 能级梯度理论的关键参数能级梯度理论的关键参数流量系数kq和时间因子a是电渗能级梯度理

3、论的两个关键参数。流量系数kq反映了土体的透水性和能量在土体中累积的快慢，土体透水性越好或能量在土体中越不容易累积，流量系数越大。时间因子a反映的是电渗过程中电流消减的快慢，a值越小电渗持续时间越长，但最终电渗的效果也越好。3.电渗设计方法电渗设计方法1）通过室内试验测定流量系数kq、时间因子a和初始电流面密度j0；2）计算实际初始总电流，根据工期和成本的要求，确定电源功率和轮询通电方案，这一项是电渗设计的主要内容；3）根据电流时间曲线，计算电渗完成所需的时间，加上轮询通电所耗费的时间，得出电渗排水固结的工期；4）用修正后的kq计算出电渗总排水量，估计电渗之后土体的平均含水量，并估算电渗之后土

4、体可能发生的最大沉降。4.应用实例EKG电极正方形布置，电极间距1m，EKG电极沿窄边方向正负交替布置，整个场地分为8个回路。通电时间分为两个阶段：阶段一：290A稳流模式下通电233.57 小时(约10天)；50V稳压模式下通电28.55小时(约1天)。阶段二：80v稳压模式下通电215.02小时(约9天)。阶段一和阶段二之间有16天的间歇时间。4.应用实例问题与讨论：电渗能耗为5.6 kwh/m3，这个能耗不算高，但是所需的电源功率为80 kW，这个功率太高。该问题的解决方案也是电渗法能够实际得到应用的一个关键：智能电源的轮询通电方式4.应用实例11.2 土工袋将土、土石混合料、无污染的固

5、体废弃物装入具有一定规格及性能的、由土工织物制作的袋子并缝口而形成的袋装体，具有承载能力好、袋内材料限制少、施工简单、耐久经济等显著特征。目前，土工袋作为一种永久或半永久性的材料已逐渐应用于地基与边坡加固工程中。土工袋的力学特性（1）极限抗压强度土工袋提高强度原理袋子张力T的 作 用相当于在土工袋内部土体中产生了一个附加黏聚力cT。基于Mohr-Coulomb破坏准则推导得到的三维应力状态下土工袋张力引起的附加黏聚力cT为：三维应力状态下土工袋受力分析图（2）层间摩擦特性层间摩擦竖向变形粒径大小及排列方式水的润滑作用袋内材料粒径较大时，形成咬合作用上下层交错排列时，形成嵌固作用袋内材料为细颗粒

6、时影响较大袋内材料为粗颗粒时影响不显著细粒料粗粒料咬合作用嵌固作用土工袋的工程应用（1）房屋基础（提高地基承载力；减隔震效果显著）土工袋基础减隔震原理图土工袋加固房屋基础地基施工例袋体张拉带动袋体土颗粒的摩擦耗能单体-单体间隙阻断地震波的传递土工袋层间滑移引起的减震（2）道路工程在淤泥质土基上利用土工袋修筑高等级公路应用实例优势：提高路基承载力；减小道路不均匀沉降；降低交通车辆引起的振动。某道路路基减振工程例11.2 土工袋土工袋的工程应用（3）挡墙修筑（柔性结构，减小侧向变形）土工袋护坡施工例（4）边坡加固工程（固坡，生态保护）某船闸工程上游引航道淤泥土工袋挡墙施工例变形特点：与墙后填土接触

7、的土工袋变形最大，往挡墙外侧方向土工袋变形逐渐减小（作用于挡土墙上的土压力近似主动土压力）。土工袋挡土墙设计计算抗滑动抗倾覆性整体稳定性抗震性单体抗压强度土工袋护坡固坡土工袋生态土工袋对土质边坡起压坡稳定作用，袋体一般采用强度较高的土工编织袋对边坡起生态保护作用，其袋内装填植生营养土，植物种子混入袋内营养土土工袋护坡抗滑稳定计算：一般采用瑞典条分法。对于坡度陡于1:1的土工袋护坡工程，还应将土工袋护坡作为一个倾斜的挡土墙，进行挡土墙抗滑与抗倾覆稳定计算。土工袋护坡稳定性计算中，土工袋层间等效摩擦系数需要考虑编织袋体的摩擦、袋内材料粒径大小及排列方式，一般为0.40.6，必要时应通过试验确定。1

8、1.2 土工袋11.3 土工合成材料冰上沉排技术土工合成材料冰上沉排技术 水工边坡（堤防、渠坡）经常受到水流的侵蚀，对边坡的有效防护，是对边坡水土流失的遏制。在深季节冻土区，由于特殊的地域条件，边坡防护工程施工通常是在夏季或枯水期进行。因气候寒冷，冰封期长，施工期短，施工条件差，河流边坡防护问题突出，尤其是界河边坡，岸线长，不仅受到水流的侵蚀，还会受到冰凌的撞击，岸坡破坏严重，造成了大面积的土地流失。冰上沉排是一种冬季冰上施工技术，具有良好的整体性和柔性，且施工质量好、施工速度快、投资省、防护效果好，可在冬季施工，有效的延长施工期。冰上沉排技术在黑龙江、松花江、嫩江、额尔古纳河、辽河、黄河均得

9、到了良好的应用，有效地解决了边坡防护工程冬季施工的难题。1 冰上沉排的类型冰上沉排的类型2 冰上沉排的主要材料冰上沉排的主要材料 机制钢丝网：土工格栅（土工网）：土工织物：钢筋：石料（填充料）铰链式混凝土块：3 冰上沉排的设计方法冰上沉排的设计方法冰上沉排主要设计冰上沉排主要设计内容与设计指标内容与设计指标 冰上沉排典型冰上沉排典型结构结构3 冰上沉排的设计方法冰上沉排的设计方法3 冰上沉排的设计方法冰上沉排的设计方法4 冰上沉排施工冰上沉排施工 冰上沉排的施工主要依据堤防工程施工规范（SL 260），沉排以及相关的岸坡工程施工应符合堤防工程施工规范（SL 260）的规定和国家现行的有关标准规

10、定。冰上沉排的施工首先应做好施工准备、施工放样、机械、设备及材料准备。冰上沉排施工的主要程序为：冰面处理铺设土工织物排体制作排体的连接与锚固排体压载沉排。5 冰上沉排工程实例冰上沉排工程实例序号工程名称沉排结构1 北部引嫩渠首泄洪闸工程机制钢丝网厚度为0.5m+400g/m2土工织物2嫩江干流治理工程八标段（0+840-1+170）400g/m2土工织物+10cm砂垫层+40cm机制钢丝网（图11-30）3嫩江干流治理工程十标段（0+0070+054）400g/m2土工织物+10cm砂垫层+40cm机制钢丝网4松花江干流治理工程九标段苏家护岸段（0+228-3+122）水上部分400g/m2土工织物+10cm碎石垫层+40cm机制钢丝网石笼，充填石料粒径15cm25cm水下部分“400g/m2土工织物+50cm机制钢丝网石笼”，充填石料粒径20cm30cm5哈尔滨市松花江堤防滨州铁路桥护岸工程 铰链式混凝土砌块+复合土工织物（图11-31）6哈尔滨市松花江干流堤防三家子护岸工程 土工织物+土工格栅（土工网），充填石料粒径15cm25cm 5 冰上沉排工程实例冰上沉排工程实例嫩江干流治理工程第八标段嫩江干流治理工程第八标段松花江堤防护岸工程铰链式混凝土沉排松花江堤防护岸工程铰链式混凝土沉排习 题