加筋土工合成材料使用時應注意的幾個問題

1、<p>　　加筋土工合成材料使用時應注意的幾個問題</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，廣泛應用于邊坡加固、軟基處理等領域。文中對材料應用中在設計、選材及施工中應重點注意的問題進行了詳細介紹，具有較強的指導意義。 </p><p>　　關鍵詞：加筋；土工合成材料；使用 </p><p>　　中圖分類號： TU472

2、文獻標識碼： 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理相關的。也就是說，土工合成材料是與三維結構相結合的，許多使用了土工合成材料的結構物的破壞形式是由于二維土工合成材料和三維結構物之間的相互作用引起的。如果加筋材料不能起到其應有的加筋功能，那么其事故的結構形式基本與土的結構破壞形式相同。 </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。在加筋土結構中，這里可能是加筋材料沒有對土的特性產生影響的部位，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，所表現出來的仍是沒有加筋土的破壞形式。例：尤其是在高填方領域，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險系數增大，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，差一點造成重大質量事故。同時，在選擇筋材時，也要考慮當地的土質情況，如果屬于松散、黏結強度不高的粉性土質，應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依據每個工程的特定巖土及修筑方案的情況，詳細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值。在一些較

6、為特殊的修筑領域，對加筋材料的選擇上，應考慮與土體結合更為緊密、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>　　當加筋材料應用于土體加筋時，它將受到一個拉力的作用，這個拉力的產生是由于土體發(fā)生了位移，這將引起土工合成材料加筋土結構的變形。這個變形可能影響其使用的可靠性，進而應考慮其結構的破壞。 </p><

7、;p>　　這個例子顯示需要考慮的相關因素，一是土工合成材料加筋時施工預拉是減小土體和結構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的材料強度要考慮進去，也就是說對于在土體中使用的加筋材料，其關鍵指標一是筋材的延伸率，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，產生蠕變現象，所謂蠕變就是指筋材在不斷的應

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。對于筋材第二個關鍵的指標就是使用的筋材強度指標。筋材在土體中承受應力水平的高低，與筋材的強度指標形成正比關系，筋材的強度越高，對土體的加筋效果會越好，當然這種強度指標也不是無限大就好。因為還要考慮筋材與土體結合的緊密程度（摩阻系數與抗拉拔系數）。如果筋材的強度指標過低，筋材在應力的作用

9、下，就會被拉斷。因此對于應用于土體中的加筋材料來講，延伸率的指標與強度指標缺一不可，延伸率高，土體易發(fā)生過量的變形，加筋失去意義，強度值</p><p>　　3、土體與筋材的最低有效長度問題 </p><p>　　當加筋材料的應用領域比較特殊時，如使用于填挖交界、老路拓寬的新舊交界處等特殊領域做加筋處理方案時，筋材在土體中屬于應力集中的局部受力情況，此時，不僅要求設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，緩解應力集中的現象，而且，要采用加筋類的土工材料作需要的滑動驗算。 </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度 （kN/m） </p><p>　　Fm —— 錨固安全系數，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），按自重應力計算； </p><

12、p>　　&#402;Gs — 土與土工合成材料的界面摩擦系數，其值按&#402;Gs = 0.9tgφq 取用。 </p><p>　　當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>　　土工材料的鋪設長度L為滑動面內的長度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、結語 </b></p><p>　　當選用的筋材為平面筋材時，與相應的臺階處理方式就會產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)固土體內為1.5米左右，有的甚至才達到1米左右，這樣雖然在填挖交界采用了筋材進行加筋處理，防止不均勻沉降對路面造成的破壞，但因錨固長度達不到最低長度2米的要求，筋材往往會失去加筋的實際作用，進而土體的局部應力破壞照樣產生。這時就需要設計人員在考慮筋材種類時，采用與土體結合面更廣、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達到加筋效果，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