Геосинтетиците са синтетични продукти, използвани в геотехническото инженерство, които са се превърнали в неразделна част от укрепената почва и стабилизацията. Тези материали подобряват механичните свойства на почвата, което ги прави подходящи за широк спектър от приложения в гражданското строителство.
В тази статия QIVOC ще обсъди видовете, механизмите, приложенията и предимствата на геосинтетиката при стабилизиране на почвата.
Какви са геосинтетика
Геосинтетичните материали са различни видове продукти, изработени от синтетични полимери, като пластмаси, влакна, каучук и др., които обикновено се поставят в почвеното тяло, на повърхността на почвеното тяло или между слоевете на почвеното тяло, за да изпълняват ролята на укрепване или защита на почвеното тяло. Понастоящем приложението на геосинтетиката е навлязло в почти всички области на водоохранното и гражданското строителство, като особено широко се използва в геотехническото строителство.
Геосинтетиката може да се използва във всички аспекти на конкретния проект и като цяло може да се раздели на седем аспекта на ролята, съответно за филтриращата функция, дренажа, изолацията, укрепването, контрола на просмукването, защитата и намаляването на натоварването.
Сред тях ролята на армировката е основно в смесената почва или полагането на подходящи армиращи материали, най-вече геомрежа, образуването на подсилена почва, за да се подобри и подобри здравината на почвата, стабилността и деформацията на изпълнението. Типичните конструкции от армирана почва включват армирани подпорни стени, армирани почвени откоси, армирани почвени основи, армирани почвени насипи, армирани почвени устои на мостове и т.н.
Развитието на геосинтетиката е тясно свързано с развитието на синтетичните материали, като синтетични смоли (пластмаси), синтетични влакна, синтетични каучуци и др. Преди разработването на изкуствените полимери, въпреки че е имало естествени смоли и пластмасови продукти, поради малкото им производство и високата им цена, така че обхватът на приложение е тесен. С развитието на изкуствените полимери, синтетичните пластмаси, синтетичните влакна и синтетичния каучук разходите стават все по-ниски и прости за производство, със силна приложимост, така че скоро ще бъдат широко използвани в инженерството.
Видове геосинтетика
Геосинтетиката включва разнообразни продукти, всеки от които играе специфична роля в укрепването и стабилизирането на почвата:
Геотекстил:
Тъкан геотекстил
Характеристики:
Структура: изработена от синтетични влакна (като полипропилен или полиестер) в процеса на тъкане, обикновено с правилна мрежеста структура.
Висока якост: благодарение на плътно сплетената структура, тъканите геотекстили имат висока якост на опън и скъсване.
Ниско удължение: тъканите геотекстили имат ниско удължение и ниска деформация, за да поддържат по-добре структурната стабилност.
Дълготрайност: добра устойчивост на химикали, UV лъчи и микроорганизми, дълъг експлоатационен живот.
Приложения:
Укрепване: за укрепване на почвени структури, напр. за стръмни склонове, насипи и пътни основи.
Разделяне: Предпазва от смесване на почви или материали с различен размер на частиците, често се използва за разделяне на пластовете на основите на пътища и железопътни линии.
Филтриране: използва се за филтриране на частици от почвата и за пропускане на вода; често се използва в дренажни системи и подземни съоръжения.
Нетъкан геотекстил
Характеристики:
Структура: изработена е от синтетични влакна чрез нетъкан процес, като термично свързване, иглонабиване или химическо свързване, като обикновено има произволна структура на влакната.
Добра водопропускливост: нетъканият геотекстил има висока порьозност, добра водопропускливост и ефективно отводняване.
Добра гъвкавост: по-добра гъвкавост, може да се адаптира по-добре към неравномерни селища и промени в терена.
По-ниски разходи: производственият процес е сравнително прост, с по-ниски разходи и подходящ за използване на големи площи.
Приложения:
Филтриране: за филтриране и дрениране, например в депа за отпадъци, тунели и подземни дренажни системи.
Защита: за предотвратяване на ерозията на почвата, напр. защита на речни брегове, защита на крайбрежието и защита на склоновете на резервоара.
Сегрегация: Използва се за разделяне на различни видове почва и материали и за предотвратяване на тяхното смесване, например при фундиране на пътища и железопътни линии.
Дренаж: използва се в дренажни системи като част от дренажния слой за подобряване на ефективността на дренажа.
Геомрежа:
Геомрежите обикновено се изработват от полимери (напр. полипропилен, полиестер или полиетилен) чрез специални процеси на тъкане, заваряване или формоване в мрежеста структура. Поради високата си якост, ниско удължение и добра издръжливост в укрепването на почвената основа и изграждането на подпорни стени в приложението на официалните широко.
Геомрежа за укрепване на почвата и стабилизиране на основната мрежеста структура, като едноосна решетка за правилни правоъгълни или квадратни отвори и двуосна решетка за квадратни отвори.
Основните му приложения за укрепване на почвени основи и подсилени подпорни стени са следните
Стабилизиране на укрепването на почвените основи:
Подобряване на носещата способност на основата, намаляване на слягането на основата и повишаване на стабилността на основата. Полагането на геомрежа върху фундамент от мека почва може да разпръсне натоварването и да предотврати страничното изместване на почвата на фундамента. Примерите включват укрепване на основи на пътища, летищни писти и железопътни линии.
Подсилени подпорни стени:
Подобрява стабилността на запълването, предотвратява свличането или деформирането на запълването и намалява земния натиск. Полагането на геомрежа в слоя на запълване, чрез триенето между геомрежата и почвата на запълване се образува подсилена структура на почвата, която значително подобрява стабилността на подпорната стена срещу приплъзване. Например, подпорните стени на магистрали и железопътни линии и укрепването на високи склонове.
Разплитане на тъканта на геомрежите: Изчерпателно ръководство
Геонети:
Геоните се използват главно в дренажни системи за бързо отвеждане на водата от почвата и предотвратяване на пренасищането ѝ, като по този начин се подобрява стабилността и носимоспособността на почвеното тяло. Освен това осигуряват механична армировка за подобряване на якостта на срязване и цялостната стабилност на почвеното тяло. Например, пътни платна, тунели, насипи и дренажи на сметища, защита на склонове, укрепване на подпорни стени и укрепване на основи от мека почва.
Геомембрани:
Геомембраните се използват главно в области като хидроизолация и защита.
Хидроизолация: Геомембраните се полагат на дъното, отвътре и отвън на депа за отпадъци, резервоари и язовири, канали и тунели, за да осигурят ограничена защита срещу изтичане на утайки в околната почва и в системата на подпочвените води.
Защита: Геомембраните, положени на дъното на депа за промишлени отпадъци и хвостохранилища на мини, в основата на резервоари за нефт, резервоари за химикали и други съоръжения за съхранение на течности, могат ефективно да предотвратят проникването на вредни вещества в подпочвените води, да изолират замърсителите и да защитят околната среда.
Геосинтетична глинена облицовка (GCL):
Геосинтетичната глинеста облицовка (GCL) е композитен материал, направен от комбинация от естествен натриев бентонит и геосинтетика, който се използва широко в проекти за опазване на околната среда. Той има отлични свойства на непропускливост, може ефективно да защитава ресурсите на подземните води, да предотвратява разпространението на замърсяване и да гарантира безопасността на съоръженията за съхранение. Обикновено се използва в депа за отпадъци, хвостохранилища, съоръжения за пречистване на отпадни води и други случаи.
Geocell:
Геоклетка е триизмерен геосинтетичен материал с форма на пчелна пита, обикновено изработен от полиетилен с висока плътност (HDPE) или други полимерни материали. Геоклетките образуват структура на пчелна пита, като се разширяват, и всяка клетка може да бъде запълнена с почва, пясък, чакъл, бетон и други материали, които се използват за стабилизиране на почвата, защита на склонове, укрепване на основи, укрепване на подпорни стени, укрепване на пътни платна и други проекти.
Принцип на стабилизиране на почвата чрез геосинтетика
Геосинтетичните материали в инженерните приложения са основно седем, съответно с ролята на филтрация, дренаж, изолация, армиране, контрол на просмукването, защита и намаляване на натоварването, от които ролята на армиране е по-широко използвана.
Технологията за укрепване на почвата е метод за стабилизиране на почвата с цел подобряване на работата на цялата геотехническа система чрез полагане на укрепени материали в почвата.
Песъчливата почва под действието на собствено тегло или външно натоварване е предразположена към сериозна деформация или срутване, но ако почвата по посока на деформацията е погребана в гъвкав геосинтетичен материал, поради триенето между почвата и укрепващия материал, укрепената почва ще има известна степен на сцепление, като по този начин ще се подобрят механичните свойства на почвата, което е механизмът на ролята на укрепената почва.
Съществуват много теории за механизма на укрепване, като например принципът на укрепване чрез триене (теория на котвата), принципът на квазиадхезията, хомогенните и други материали, еластично-пластичната ламинарна теория, теорията на еластичния филм, теорията на пасивното съпротивление, както и разглеждането на пръстена на страничното напрежение и теорията на пръстена на котвата за ролята на пръстеновите анкери и т.н. Понастоящем обикновено използваме за тълкуване принципа на армиране чрез триене и принципа на квазивискозното сцепление.
Принцип на усилване чрез триене:
Армираната почва се разглежда като система за закрепване, закотвеното почвено тяло и геосинтетиката са тясно захапани, когато плъзгащото се почвено тяло се плъзне надолу или има тенденция да се плъзне надолу, ще се създаде триене между почвеното тяло и подсиления материал, ограничавайки страничната деформация на почвата, което е еквивалентно на страната на почвеното тяло върху свързващата сила, подобрявайки носещата способност на почвеното тяло и за постигане на целта на укрепването. Докато усиленият материал има достатъчна якост и създава достатъчна сила на триене с почвата, усиленото почвено тяло може да остане стабилно.
Принципът на технологията за армиране с триене на армирана почва, прилагана в подпорните стени, е показан на фиг. Съгласно теорията на Ранкин по протежение на активната повърхност на разкъсване BC стената се разделя на активна зона и стабилизираща зона, а хоризонталната тяга, генерирана от собственото тегло на плъзгащата се почвена призма ABC, образува сила на опън върху всеки слой от армировката, която има за цел да издърпа армировката от почвата, докато съпротивлението на триене на почвата в стабилизиращата зона и армировъчната лента предотвратява издърпването на армировката. Ако съпротивлението на триене на всеки слой армировка и почва може да устои на съответната почвена тяга, цялата стена няма да има повърхност на плъзгане на BC и вътрешната стабилност на армираната почва ще бъде гарантирана. Казано по-просто, тя се основава на триенето между почвата и армирания материал, за да поддържа стабилността на склона и почвата. По-добре се използват свойствата на опън на армиращия материал, а за увеличаване на триенето добре се използва и собственото тегло на почвеното тяло.
Принцип на квазисвързаност
Принципът на квазивискозното сцепление, известен също като теория на композитния материал, т.е. подсилената почва като анизотропен композитен материал, който след добавянето на геосинтетика към почвата, подсиленото композитно почвено тяло на ъгъла на вътрешно триене остава непроменено и създава нова кохезионна сила, известна като "квазивискозно сцепление" или "като вискозно сцепление". Следователно съвместното действие между усиления материал и запълването на пътното платно се осигурява от силата на срязване на запълването, силата на триене между почвата и усиления материал и силата на опън на усиления материал, което прави усилената почва по-здрава и по-стабилна.
Горната теория е експериментално потвърдена чрез триосни сравнителни изпитвания на образци от армирана и неармирана почва. Съгласно теорията на Кулон и анализа на критерия за повреди на Мур, както е показано на фигурата, сравнявайки граничните условия на равновесие на пясъчните почви преди и след укрепването, укрепените пясъчни почви имат допълнително увеличение на якостта, причинено от C', отколкото неукрепените пясъчни почви, което е "квазивискозна кохезия" в теорията на якостта. Увеличението на квазикохезията е увеличение на съставната якост на композитното тяло от почва и усилен материал, което благоприятства стабилността на композитното почвено тяло.
Цялостното сравнение на двата принципа позволява да се установи, че принципът на укрепване чрез триене и принципът на квазивискозно сцепление на двете теории са чрез укрепване на почвени проби за увеличаване на страничната ограничителна сила, като по този начин се подобрява якостта на срязване и якостта на натиск на почвата.
Геосинтетиката в стабилизирането на почвата
Технологията за стабилизиране на почвата се използва широко в реалното инженерство, а типичните структури от усилена почва включват подпорни стени от усилена почва, склонове от усилена почва, основи от усилена почва, укрепване на меки почви, насипи от усилена почва, запълване с усилена почва зад устои на мостове, устои на мостове от усилена почва, насипи от усилена почва, носещи пилоти върху меки основи, както и пилоти от усилена почва, склонове от влакнеста почва, усилени основни слоеве, усилени пътни легла и т.н. Сред тях най-разпространените приложения и най-съвършените изследвания понастоящем са подпорните стени от армирана почва, откосите от армирана почва и основите от армирана почва.
Подсилени подпорни стени
Подпорните стени от армирана почва са една от най-ранните и най-многобройни форми на инженерно приложение на армирани материали. Тя се използва широко в областта на пътното строителство, летищното строителство с високи наклони и насипи в зависимост от добрите си механични и деформационни характеристики, удобното и ефективно строителство и външния вид.
Подпорната стена от армирана почва е вид носеща конструкция, съставена от фундамент на стената, повърхност на стената (плоча), геосинтетичен материал и запълнена почва зад стената. Формата на планиране е показана на фиг.
Структурата му е проста и лесна за изграждане, като панелът може да се излее на място или да се сглоби от стоманена плоча или сглобяема стоманобетонна плоча.
Армировка със силни свойства на опън на материалния състав, панелът е свързан с армировката, подсилен обхват от уплътняването на пълнителя, чрез пълнителя и подсилените материали, генерирани между триенето, за да се променят първоначалните механични свойства на пълнежа, така че носещата способност на пълнежа да бъде значително подобрена.
При изчисляването на стабилността на подпорните стени от армирана почва се използва методът на граничното равновесие. Изчисляването на външната устойчивост е в съответствие с гравитационната подпорна стена, а почвеният натиск в задната част на стената се изчислява съгласно теорията за почвения натиск на Ранкин. Изчисляването на вътрешната стабилност включва якостта на армировъчния материал и изчисляването на устойчивостта на стабилност при изтегляне. Разположението на укрепващия материал трябва да отговаря на изискването за якост на опън на материала, а дължината трябва да отговаря на изчислението за устойчивост на изваждане, като се вземат предвид конструктивните изисквания.
Укрепени земни склонове
Укрепените почвени откоси могат да бъдат укрепени по два начина: единият е укрепване на естествени откоси, а другият е стабилизиране и укрепване на изкуствени откоси, образувани чрез насипване на земни маси. В първия случай обикновено се използват анкерни гвоздеи за закрепване на геосинтетичните материали в склона за укрепване, като се изисква укрепеният материал да има висока якост и модул. При вторите геосинтетичните материали могат да се запълват в почвата на слоеве, докато се издига запълването, за да се постигне ефектът на послойно укрепване и послойно уплътняване, като обикновено се използват геотекстили или геомрежи. Формата на стръмния склон с армирана почва е показана на фигурата по-горе.
Методът за проектиране на укрепен почвен откос е методът на граничното равновесие, който определя размера и разположението на укрепения материал и структурата на откоса чрез изчисляване на вътрешната стабилност и външната стабилност.
Едноосна геомрежа, използвана в проект за защита на склона и озеленяване
Армирана земна основа
Практиката на армираните земни основи е да се изкопае слабият почвен слой в определен диапазон под основата и след това да се положат геосинтетични материали и пясък и чакъл като пласт по пласт, за да послужат като задържащ слой на основата. Предимствата на укрепения фундамент са подобряване на носещата способност на основата, намаляване на слягането на основата и контролиране на неравномерното слягане. Материалът за армиране на армираните основи обикновено е геотекстил, геомрежа, геоклетка или геолента.
Предимства на геосинтетично подсилената почва
Технологията за укрепване на почвата е основно технология за укрепване на почвеното тяло, която в сравнение с традиционната гравитационна опорна структура има следните характеристики:
1) проста технология, удобно строителство: няма нужда от специализирано строително оборудване, а подсиленото тяло слой по слой уплътнява обратния насип, за да образува гъвкава структура, като натоварването, причинено от деформацията на основата върху самите подсилени стръмни склонове, има малко влияние.
2) Местни материали, пестене на земя: пълнителят е обща песъчлива почва, от широк спектър от източници, укрепващите материали също могат да бъдат взети наблизо, което намалява транспортните разходи, структурата може да бъде поставена в изправено положение или на стръмни склонове, за да се намали площта на проекта.
3) Кратък период на строителство, ниски разходи, очевидни ползи: в сравнение с традиционната гравитационна подпорна стена, намаляването на разходите обикновено е 10% ~ 50%.
4) Добра цялостност: чрез свързващите характеристики на армировъчния материал, той може добре да поддържа разпределението на силите между почвеното тяло, а адаптивността към деформацията е по-добра.
5) Нова структура и красиво моделиране: след изграждането проектът може да се интегрира с природата чрез озеленяване на склона.
Обобщете.
Чрез обсъждане на видовете, механизмите, приложенията и предимствата на геосинтетичните материали за укрепване на почвата. Вярвам, че ще разберете по-добре, че използването на геосинтетици играе жизненоважна роля в укрепването на почвата и подобряването на свойствата на почвената стабилност, което носи значителни ползи за гражданското строителство.
QIVOC има дългогодишен опит в производството и разработването на геосинтетични материали. QIVOC има дългогодишен опит в производството и разработването на геосинтетични материали за укрепване на почвата и за стени. Ако се нуждаете от геосинтетика за изграждане на подсилена почва или подпорни стени, моля, не се колебайте да се свържете с нас. Ние ще осигурим професионална техническа поддръжка и висококачествени геосинтетични материали.
ЧЕСТО ЗАДАВАНИ ВЪПРОСИ
Как да изберем правилната геосинтетика? Какви са специфичните критерии за избор?
Изборът на подходящи геосинтетични материали изисква цялостно разглеждане на специфичните нужди на проекта, условията на околната среда, характеристиките на материалите, лесното строителство и икономичността и други фактори.
1. Какво се опитва да постигне проектът: непропускливост, укрепване, дренаж, защита.
2. Условия на околната среда: тип почва, климатични промени, промени в подпочвените води и валежите.
3. Свойства на материала: силни механични свойства, водопропускливост, дълготрайност.
4. Удобство при конструиране: лесен монтаж, съхранение и транспортиране.
5. Икономичност: цена на геосинтетиката, по-късни разходи за поддръжка.
Специфичните критерии за избор трябва да се основават на характеристиките на геосинтетиката. Например геотекстилът, използван за дренаж и филтрация, трябва да се избере като нетъкан геотекстил. Според изискванията за контрол на просмукването изберете геомембрана с дебелина 0,5-3,0 mm и т.н.
След това направете справка с ISO, ASTM и други международни стандарти за изпитване на геосинтетици и изисквания за експлоатационни характеристики, за да изберете материалите, които отговарят на изискванията на проекта.
Как се представят геосинтетичните материали при екстремни метеорологични условия?
Геосинтетиката се представя добре при екстремни климатични условия, включително следните три среди.
Високотемпературна среда
При високотемпературна среда експлоатационните характеристики на геосинтетиката основно не се променят, а нейната топлопроводимост, якостна стабилност и други експлоатационни показатели се променят много малко.
Влажна среда
Защитните свойства и водоустойчивостта на геосинтетичните материали остават по принцип непроменени във влажна среда.
Студена среда
В студена среда студоустойчивостта, пластичността и устойчивостта на замръзване и размразяване на геосинтетичните материали остават непроменени.
Какъв е експлоатационният живот на тези материали? Какъв вид поддръжка или подмяна е необходима?
Различните геосинтетични материали имат различен експлоатационен живот. Например геотекстилът има експлоатационен живот между 20 и 50 години. Геомембраните имат експлоатационен живот от 30 до 70 години.
След приключване на строителството геосинтетиците трябва редовно да се проверяват, почистват, ремонтират, укрепват и да се извършват други дейности по поддръжката им. При повредени или остарели геосинтетични материали те трябва да се подменят или ремонтират своевременно.
Как да се осигури добър контакт и триене между геосинтетиката и почвата по време на строителството?
По време на строителния процес осигурете добър контакт и триене между геосинтетиката и почвата главно чрез следните аспекти.
1. Строителният участък се почиства и изравнява, а строителната площ се уплътнява правилно, особено при рохкава или мека почва.
2. Геосинтетичните материали се полагат на участъци, за да се гарантира, че няма да има бръчки или проблеми с надвисването. Широчината на обиколката е достатъчно голяма и се фиксира с пирони, чували с пясък и други тежки предмети, за да се предотврати движението на материала.
3. Запълнете почвата слой по слой и извършете уплътняване.
4. Организирайте професионален персонал, който да следи полагането и фиксирането на геосинтетиците в реално време по време на строителния процес, за да открива и отстранява проблемите навреме. И да извършва тестове за вземане на проби по всяко време.
Какви са общите разходи за използване на геосинтетика? Какви са икономиите в сравнение с традиционните методи?
Общите разходи за използване на геосинтетични материали са много по-ниски, като вземем за пример геомембраните. Тъй като геомембраната е валцуван материал, тя има предимствата на лесно транспортиране, просто изграждане, кратък период на строителство и ниска цена. Ето защо в сравнение с традиционното стоманобетонно непропускливо структурно тяло може да спести от 30% до 50% от бюджетните разходи.
Какво е въздействието на геосинтетиката върху околната среда?
Използването на геосинтетика има положителен ефект върху околната среда. Например, в екологични проекти като депа за отпадъци, геосинтетиката може да играе роля за предотвратяване на корозията и просмукването, защитавайки безопасността и здравето на заобикалящата среда.
Какви видове техническа поддръжка и обучение предоставя QIVOC?
QIVOC осигурява техническа поддръжка, като например инструкции за инсталиране на геосинтетични материали, тестване на спецификации, решения на нужди и препоръки за продукти. Обучението се фокусира върху разделянето и припокриването на геосинтетиката.
За повече информация свържете се с нас info@qivoc.com
Съвместими ли са геосинтетичните материали с други строителни материали (напр. бетон, стомана и др.)?
Геосинтетиката е съвместима с други строителни материали (напр. бетон, стомана и др.). Например, циментът може да се използва като пълнител в геоклетките.
