无纺土工织物垂直渗透特性试验研究

采用单位面积质量为200,300,400g/m^(2)的无纺土工织物开展了一系列垂直渗透试验,分析了各组试验结果的差异,并探讨了试样单位面积质量和层数对试验结果的影响。结果表明:流速与水头差成线性关系,并随着试样层数的增加而减小;透水率随着单位面积质量和试样层数的增加逐渐下降;各组试样的垂直渗透系数值在同一数量级,相同单位面积质量的试样垂直渗透系数随层数的变化无明显规律;相同层数试样的垂直渗透系数随着单位面积质量的增加而减小。

铺设方式对新型土工织物排水效率影响的试验研究

新型土工织物是一种排水效率较高的土工材料,相比传统土工织物,能将路基内的水分更高效率、更大程度地排出。目前关于这种新型土工织物的排水机理已有一定研究,但关于其铺设方式对排水效率的影响还缺乏系统研究。鉴于此,基于新型土工织物的编织结构、排水方式和墨水消散试验,通过在砂土中铺设一层土工织物,开展不同铺设方式下的排水对比试验,研究新型土工织物不同铺设方式对排水量、砂土湿润锋,砂土含水率(体积、质量)的影响规律。研究结果表明:新型土工织物水平+垂直向上铺设、新型土工织物水平+垂直向下铺设、传统土工织物水平+垂直向下铺设收集到的水量分别较砂土自由排水多12.23%、10.41%和5.97%;新型土工织物排水效率受铺设方式的影响,新型土工织物水平+垂直向上铺设排水效率最大;新型土工织物水平+垂直向上铺设时,不仅增加了排水路径,还扩大了排水影响范围,使砂土形成一定的湿度差,产生的吸力差能驱使水分迁移,加之新型土工织物的毛细作用,更多的水分被导出;砂土自由排水时,自由水沿孔隙排出,砂土中铺设传统土工织物,虽增加了排水路径,加速了排水效率,但其是憎水材料,在非饱和环境下排水效率低。研究成果可为新型土工织物处治路基病害的设计、施工提供参考。

新型土工织物处治膨胀土水分迁移试验研究

膨胀土是一种亲水性较强的特殊土,遇水易发生胀缩变形,导致修建在膨胀土地区的路基常产生路面开裂、沉降、翻浆等病害。新型土工织物是一种具有排水与加筋功能的新型土工材料,除像传统排水结构一样能排“明水”外,其毛细织物沟槽产生的毛细力还能排毛细水,在非饱和环境下排水效率高。为研究新型土工织物对膨胀土水分迁移的影响规律,通过在膨胀土中设置一层土工织物,开展毛细水上升、降雨入渗条件下素土(素土样)、新型土工织物排水(排水样)及不排水(阻隔样)3种工况的一维土柱对比试验,探索新型土工织物对膨胀土的含水率(体积、质量)、膨胀率及不排水强度的影响规律。研究结果表明:膨胀土与新型土工织物形成的阻隔系统使得更多的水分集聚在土工织物周围,产生了类似“锅盖”的效应;在膨胀土中铺设新型土工织物,能延缓水分迁移速率和抑制胀缩变形,膨胀土的不排水抗剪强度发生了显著变化;阻隔样中新型土工织物将水分吸附、阻滞在其周围不能排出,易造成病害,排水样中试样内外湿度差产生的吸力差将“抽吸”到新型土工织物毛细沟槽中的水分横向导出;为充分发挥新型土工织物在非饱和环境下的排水效率,需将其延伸至土样外。研究成果可为膨胀土路基设计、施工及病害处治提供参考。

局部开挖条件下土工织物加固边坡的离心模型试验研究

土工织物加筋是工程中加固土体的有效方式。进行了坡脚开挖条件下素土坡与土工织物加筋土坡的离心模型试验,测量了边坡的位移变化,分析了土体的变形破坏过程与土工织物的作用。试验结果表明土工织物加筋减小了滑动体的位移,提高了土坡的稳定性,改变了滑裂面的形态。土工织物加筋使边坡变形均匀化,牵拉外侧土体,从而延迟并减轻了边坡破坏。

土工织物加固土质坝堤加高工程的离心模型试验研究

土工织物是一种广泛用于边坡加固的合成材料,但土工织物在土质坝堤加高工程中尚未得到合理应用。针对水位变动条件下土工织物加固的加高土质坝堤进行了离心模型试验,观测了加高坝堤的变形破坏响应过程。试验结果表明,土工织物加固的加高土质坝堤的破坏呈现出新旧坝堤各异的特点,新旧坝堤呈现出不同的破坏特性,离土工织物较远的旧坝堤先发生破坏,土工织物加固的新坝堤的破坏发生较晚,且呈现从上到下渐进发展的特性;加高坝堤的最终破坏是由变形局部化和局部破坏相互耦合渐进发展导致的;土工织物分为加固段和约束段,在约束段坝堤给土工织物提供约束力,在加固段土工织物限制了坝堤的变形,土工织物的加固机理是将坝堤深部的约束力传递到坝堤表面,从而增强了坝堤浅层的抗滑能力;水位变动引起坝堤的变形增加,土工织物的加固作用也随之增强。

蒸发蒸腾作用对新型土工织物排水效率影响的试验研究

相比于传统土工织物,新型土工织物是一种因编织了亲水尼龙织物而在非饱和环境下具有较高排水效率的新型材料,其排水效率受铺设方式、降雨、温度、相对湿度等因素影响。目前关于铺设方式、降雨对其排水效率的影响已有一定研究,但有关蒸发、蒸腾作用对排水效率的影响还缺乏系统研究。鉴于此,基于已开展的砂土自由排水和新型土工织物水平铺设(排水端延伸至空气中)下的排水试验,首先通过在砂土中设置一层不同铺设方式下的新型土工织物(排水端未延伸至空气中,无蒸发),开展排水对比试验;随后,在砂土中设置一层新型土工织物,开展排水端延伸至空气中(蒸发),排水端穿过植草土壤(蒸腾)下的排水对比试验,探究新型土工织物在蒸发、蒸腾作用下砂土湿润锋、砂土含水率(体积、质量)的变化规律。结果表明:在砂土中铺设一层新型土工织物后,虽增加了排水路径,但新型土工织物排水端未延伸至空气中,不能进行蒸发作用,加之铺设的新型土工织物上无湿度差,不能产生吸力差,水分迁移仅受重力影响,其排水效率接近砂土自由排水,反之,水分迁移将受重力和吸力双重作用,更多的水分被排出;新型土工织物蒸发作用下的排水效率是无蒸发作用下的1.25倍,蒸发作用对排水效率的影响大于铺设方式;蒸发作用相当于天然“水泵”,新型土工织物相当于排水“管道”,若排水时间足够长,新型土工织物能持续降低砂土中水分;为发挥新型土工织物最佳排水效率,须将新型土工织物排水端延伸至空气中进行蒸发作用;用于排水的材料若在非饱和环境下排水效率低,不仅不能排水,反而阻滞水分迁移,抬升地下水位,产生不利的影响;植物蒸腾和土壤蒸发作用能提高新型土工织物排水效率,但影响小于蒸发作用。研究成果可为新型土工织物的排水设计、施工提供参考。

土工织物孔径特征数字图像方法研究进展

孔径特征是土工织物的重要参数,一方面,众多交通、水利等工程标准都将土工织物孔径特征作为必须考虑的关键设计参数,另一方面,土工织物孔径特征对于土工织物的性能和功能发挥具有直接影响。本文介绍了土工织物传统测试方法的试验原理以及优缺点,回顾了主要研究进展。随着时代发展,数字时代呼唤数字技术,文章重点介绍了若干为提高土工织物孔径特征测试可视化、可重复性发展的数字图像新技术,包括有纺织物数字图像方法、无纺织物二维图像方法和无纺织物三维图像方法。最后针对土工合成材料领域的若干工程和研究需求,探讨了土工织物孔径特征测试领域的发展趋势。

单向拉伸对土-土工织物系统渗透特性的影响试验

为探究单向拉伸对土-土工织物系统渗透性能的影响,选取了同一种类型3种不同规格的有纺土工织物,利用常水头渗透仪分别对经向、纬向拉应变为0%、3%、6%、9%状态下的W100、W120、W150土工织物进行常水头渗透试验,并分析单向拉伸对3种织物渗透特性的影响。结果表明:不同规格的土工织物在受经向拉伸时,土-土工织物系统的渗透系数呈现出一种先下降再上升的趋势;在受纬向拉伸时,土-土工织物系统的渗透系数不断增大且没有最终稳定值。

土工织物自动化制样设备的研制

为提高土工织物制样效率和准确性,研发了一台土工织物自动化制样设备。用户只需打开设备电源,将土工织物放在吸附平台上,调整试样位置,通过操作软件选择标准尺寸,输入样品编号,点击按钮就能实现自动裁样、喷涂编号。通过分析所制样品的稳定性和重复性,证明了土工织物自动化制样设备所制样品更准确、更稳定。

新型土工织物结构加筋土挡墙数值模拟研究

返包横肋土工织物具有较好的筋土界面作用特性,为验证其在加筋结构中的加筋效果并对相关影响因素进行分析,利用有限元软件建立加筋土挡墙数值模型,在验证数值模拟可信度的基础上,分析了返包横肋的数量、长度和位置、方向等因素对墙顶沉降、竖向附加应力的影响。研究结果表明:土工织物缝合返包横肋可更好地增加挡墙的整体稳定性、有效限制墙体沉降;适当减少墙体下部返包肋条数量时对墙体受力和变形影响不大;返包横肋设置在荷载作用点正下方且其长度与荷载作用宽度相同时,墙顶沉降、竖向附加应力明显减小;返包横肋返包方向对墙体的受力与变形影响不大。研究结果可为返包横肋土工织物加筋应用提供参考。

缝合横肋式土工织物加筋结构设计及在岩土工程中的应用研究

土工织物是岩土工程领域常见的纤维织物耗材之一,可对部分岩土工程结构进行加固。基于此,分析了岩土工程领域应用土工织物的基本分类与特征,认为随着材料领域的不断发展,土工织物的综合性能也不断优化,对一种缝合横肋式土工织物的加筋结构设计思路进行分析,详细阐述了该类型土工织物在岩土工程领域中的应用效果,认为三层横肋结构相比于单层和双层结构而言能够更高效、更有力地对岩土工程中的土体形成约束。

碎石桩联合土工织物施工技术在软土地基施工中的应用研究

以某软土地基公路路段为例,研究探讨了碎石桩联合土工织物施工技术在软土地基施工中的应用。论文对碎石桩联合土工织物施工技术的施工工艺和步骤进行详细介绍,并通过施工后期的沉降监测和不同处理技术的沉降数据的对比分析,验证了该施工技术的有效性。

CFG桩+土工织物联合冲碾压技术在公路软土地基的应用

为探究软土地基施工技术,文章结合川中多雨潮湿地区的软土地况特点,以四川某高速公路为例,对单CFG桩软土地基处理和CFG桩+土工织物联合冲碾压两种软土地基施工技术进行研究,并对两种技术成果进行沉降测试。结果表明:1)在CFG桩处理软基路段工程初期阶段,软土地基的沉降速率较快,但随着时间的推移,土体逐步固结,沉降速度开始减缓直至稳定;2)工程完成后产生的整体沉降量小于25 cm,最大不均匀沉降量小于4 cm;3)施工后路基整体表现较为稳定,未发生开裂变形现象,满足设计施工要求标准;4)在软土地基处理上,CFG桩+土工织物结合冲碾压技术不仅在沉降量控制上优于单CFG桩处理法,且在均衡荷载分布、提升路基稳定性方面展现出优良的性能。

芯吸土工织物-泥岩混合土路基排水效果模拟研究

通过数值模拟定量研究了芯吸土工织物-泥岩混合土路基的排水效果,提出了具有最佳排水效果时的芯吸土工织物基质吸力和边坡植被吸力。研究结果表明:芯吸土工织物可以有效降低泥岩混合土路基体积含水率;随着芯吸土工织物基质吸力和边坡植被吸力的增加,路基排水效果逐渐增强。相关结论有助于指导泥岩地区基础工程的建设。

使用土工格栅和土工织物层提高路基强度

粘土是一种细粒土,在相对含水量下具有可塑性。在实际工程中,粘土会随着含水率的变化呈现出膨胀或收缩的特征,粘土的CBR值较低。非织造土工织物和土工格栅层是较常用的土工合成材料,本研究中通过引入土工合成材料来实现路基的稳定。本文评价了粘土试件的抗剪强度、CBR值等工程特性和粒度分布等指标特性。实验结果表明,样品的CBR试验值为3.54%且当土工格栅放置在顶部和中部时,CBR值分别提高了4%和5.56%,当土工格栅与土工织物作为组合层放置在一起,能进一步提高土工格栅的性能,顶部和中部组合层CBR试验结果分别为6.31%和6.9%。

聚丙烯长丝土工织物的耐久性能

聚丙烯长丝土工织物在土木、水利、环保等工程领域中具有防渗、隔离、增强等重要作用。但是,在实际的工程使用中,由于外界环境的侵蚀,聚丙烯长丝土工织物易发生老化降解现象,严重限制其使用性能和寿命。因此,对聚丙烯长丝土工织物的耐久性进行研究具有重要应用价值。系统地总结了聚丙烯长丝土工织物在耐热氧老化、耐光氧老化、耐酸碱性和抗冻融等方面的特性,发现,该材料存在热稳定性较差、抗紫外线能力较低等问题。虽然可通过添加抗氧化剂、光稳定剂等显著提高土工织物的耐热氧性能和耐光氧性能,但是,仍存在不了解相关作用机理、加入添加剂造成制备成本高、加工困难等问题。基于此,需进行更深入的耐久性机理研究,为材料的改进和优化提供理论指导;寻找并开发低成本、易加工的方法,制备高性能耐久型聚丙烯长丝土工织物,推动该领域的持续发展。

聚丙烯长丝土工织物水利性能和耐久性研究

优良的水利性能和耐久性是聚丙烯长丝土工织物在水利工程中长期稳定服役的关键,但相关研究数据的缺乏限制了对此类织物的深入理解及产品优化。通过研究不同单位面积质量和添加/未添加抗老化母粒织物的水利性能和耐久性发现:织物的水利性能,随单位面积质量增加而降低;高单位面积质量的织物皮层降解,但中间仍有未降解芯层,表现出耐久性增加的效果;同时,抗老化母粒的添加使织物水利性能稍有降低,但耐久性会显著升高,这归因于抗老化母粒具有阻止羰基形成、捕获自由基和分解过氧化物等作用。该研究为聚丙烯长丝土工织物的基础研究和实际应用提供了关键数据支撑。

高水力梯度下土工织物滤层淤堵的室内模拟研究

本文利用自主设计的渗透淤堵试验装置,采用不同单位面积质量(等效孔径)的土工织物对砂质粉土和黏土进行了高水力梯度条件下的室内渗透淤堵试验,对高水力梯度下不同土体和土工织物的渗透淤堵规律及机理展开研究,为进一步认识和解决排水工程中土工织物滤层淤堵问题提供依据。试验数据表明,在水力梯度升高时,砂质粉土与土工织物系统不易产生淤堵,由于黏土起始水力梯度的存在,黏土的渗透系数会出现先增大后减小的现象。但在极高水力梯度时,由于渗透力大大增加和压实作用,会导致土工织物表面及内部含土量增加,黏土与土工织物复合系统的渗透系数随时间逐渐减小。在较高水力梯度下,使用较小孔径的土工织物会造成渗透系数的显著减小,较高水力梯度下的黏土排水工程可以适当采用等效孔径稍大的土工织物以避免淤堵。极高水力梯度下的排水工程应当采取降低水力梯度或者增加土工织物厚度的措施避免土工织物破坏。

土工织物化学淤堵研究进展

作为良好的排水材料,土工织物在工程领域中大量应用,而随时间的增加,土工织物的化学淤堵越来越明显。探究土工织物化学淤堵的机理,揭示土工织物化学淤堵过程,这对于提高土工织物的工程效率有着积极作用。通过分析土工织物化学淤堵的影响因素,着重探究土壤和水体的离子组成、pH值、土壤中微生物等因素的作用,结合国内外常用的实验装置及化学物质检测装置,阐述并分析了碳酸盐和硫酸盐的沉淀物淤堵和铁离子化合物沉淀及絮凝淤堵这2种化学淤堵机制。在此基础上,对一些工程的淤堵进行了预测,给出了化学淤堵的防治措施,提出了未来研究的方向。

土工织物包裹碎石桩复合地基承载特性模型试验

本文通过模型试验对比分析土工织物包裹碎石桩、传统碎石桩复合地基和未加固地基的受力和变形特性,研究包裹碎石桩对软土地基的加固效果。结果表明:包裹碎石桩复合地基的极限承载力较未加固地基和传统碎石桩复合地基提高945.45%和360.00%;桩顶以下3倍桩径深度范围内,包裹碎石桩的径向变形和桩周水平向土压力均显著小于传统碎石桩;土工织物能有效提高包裹碎石桩的整体性和刚度。