Geosyntetik er syntetiske produkter, der bruges i geoteknik og er blevet en integreret del af forstærket jord og stabilisering. Disse materialer forbedrer jordens mekaniske egenskaber, hvilket gør dem velegnede til en lang række anlægsopgaver.
I denne artikel vil QIVOC diskutere typer, mekanismer, anvendelser og fordele ved geosyntetik i jordstabilisering.
Hvad er geosyntetik
Geosyntetik er forskellige typer produkter fremstillet af syntetiske polymerer, såsom plast, fibre, gummi osv., som normalt placeres inde i jordlegemet, på overfladen af jordlegemet eller mellem lag af jordlegemet for at spille rollen som styrkelse eller beskyttelse af jordlegemet. På nuværende tidspunkt er anvendelsen af geosyntetik trængt ind i næsten alle områder af vandbesparende teknik og anlægsteknik, især inden for geoteknik er ekstremt udbredt.
Geosyntetik kan bruges i alle aspekter af det aktuelle projekt og kan generelt opdeles i syv aspekter af rollen, henholdsvis for filtreringsfunktionen, dræning, isolering, forstærkning, nedsivningskontrol, beskyttelse og belastningsreduktion.
Blandt dem er armeringens rolle hovedsageligt at blande jorden eller lægge passende armeringsmaterialer, for det meste geonettetDet er vigtigt, at der dannes armeret jord for at forbedre jordens styrke, stabilitet og deformation. Typiske forstærkede jordkonstruktioner omfatter forstærkede støttemure, forstærkede jordskråninger, forstærkede jordfundamenter, forstærkede jorddæmninger, forstærkede jordbropiller osv.
Udviklingen af geosynteter er tæt forbundet med udviklingen af syntetiske materialer som syntetiske harpikser (plast), syntetiske fibre, syntetisk gummi og så videre. Før udviklingen af kunstige polymerer, selvom der har været naturlige harpikser og plastprodukter, på grund af deres lille produktion og høje omkostninger, så anvendelsesområdet er snævert. Med udviklingen af kunstige polymerer, syntetisk plast, syntetiske fibre og syntetisk gummi bliver omkostningerne lavere og lavere og enkle at producere med stærk anvendelighed, så det vil snart blive brugt i vid udstrækning inden for teknik.
Typer af geosyntetik
Geosynteter omfatter en række forskellige produkter, som hver især spiller en specifik rolle i jordforstærkning og -stabilisering:
Geotekstiler:
Vævet geotekstil
Funktioner:
Struktur: fremstillet af syntetiske fibre (f.eks. polypropylen eller polyester) ved hjælp af vævning og har normalt en regelmæssig gitterstruktur.
Høj styrke: På grund af den tætvævede struktur har vævede geotekstiler høj træk- og rivestyrke.
Lav forlængelse: Vævede geotekstiler har lav forlængelse og lav deformation for bedre at opretholde strukturel stabilitet.
Holdbarhed: god modstandsdygtighed over for kemikalier, UV-stråler og mikroorganismer, lang levetid.
Applikationer:
Forstærkning: til forstærkning af jordstrukturer, f.eks. til stejle skråninger, dæmninger og vejfundamenter.
Adskillelse: Forhindrer blanding af jord eller materialer med forskellige partikelstørrelser, bruges ofte til at adskille fundamentlag til veje og jernbaner.
Filtrering: bruges til at filtrere partikler fra jorden og lade vandet strømme igennem, ofte brugt i afløbssystemer og underjordiske arbejder.
Ikke-vævet geotekstil
Funktioner:
Struktur: fremstillet af syntetiske fibre gennem ikke-vævede processer som termisk binding, nålebinding eller kemisk binding, der normalt viser en tilfældig fiberstruktur.
God vandgennemtrængelighed: Ikke-vævet geotekstil har høj porøsitet, god vandgennemtrængelighed og effektiv dræning.
God fleksibilitet: bedre fleksibilitet, kan bedre tilpasse sig ujævn bebyggelse og terrænændringer.
Lavere omkostninger: Produktionsprocessen er relativt enkel, har lavere omkostninger og er velegnet til brug i store områder.
Applikationer:
Filtrering: til filtrering og dræning, f.eks. på lossepladser, i tunneler og underjordiske afløbssystemer.
Beskyttelse: for at forhindre jorderosion, f.eks. beskyttelse af flodbredder, kystbeskyttelse og Beskyttelse af reservoirskråninger.
Adskillelse: Bruges til at adskille forskellige typer jord og materialer og forhindre dem i at blive blandet, f.eks. ved fundering af veje og jernbaner.
Dræning: bruges i drænsystemer som en del af drænlaget for at forbedre dræningseffektiviteten.
Geogrid:
Geonettet er normalt fremstillet af polymerer (f.eks. polypropylen, polyester eller polyethylen) gennem særlige væve-, svejse- eller støbeprocesser i en netstruktur. På grund af dets høje styrke, lave forlængelse og gode holdbarhed i jordbundsforstærkning og støttemursteknik i anvendelsen af den officielle bredt.
Geogrid i jordforstærkning og stabilisering af hovednetstrukturen, såsom enakset gitter til almindelige rektangulære eller firkantede huller og toakset gitter til firkantede.
Dets vigtigste anvendelser inden for forstærkning af jordfundamenter og forstærkede støttemure er som følger
Stabilisering af forstærkning af jordfundamenter:
Forbedre fundamentets bæreevne, reducere fundamentets sætninger og forbedre fundamentets stabilitet. Udlægning af geonet på blød jord kan sprede belastningen og forhindre sideværts forskydning af fundamentet. Eksempler er forstærkning af fundamenter til veje, landingsbaner i lufthavne og jernbanespor.
Forstærkede støttemure:
Forbedrer fyldets stabilitet, forhindrer fyldet i at glide eller deformeres og reducerer jordtrykket. Ved at lægge geonettet i fyldlaget dannes der gennem friktionen mellem geonettet og fyldjorden en forstærket jordstruktur, som forbedrer støttemurens skridsikre stabilitet betydeligt. For eksempel støttemure ved motorveje og jernbaner og forstærkning af høje skråninger.
Geonets:
Geonets bruges hovedsageligt i drænsystemer til hurtigt at fjerne vand fra jorden og forhindre overmætning af jorden, hvilket forbedrer jordlegemets stabilitet og bæreevne. De giver også mekanisk forstærkning for at forbedre jordens forskydningsstyrke og generelle stabilitet. For eksempel vejbaner, tunneler, dæmninger og lossepladsdræning, hældningsbeskyttelse, forstærkning af støttemure og forstærkning af blød jordbund.
Geomembraner:
Geomembraner bruges hovedsageligt inden for områder som vandtætning og beskyttelse.
Vandtætning: Geomembraner lægges i bunden, inden i og uden for deponier, reservoirer og dæmninger, kanaler og tunneler for at give begrænset beskyttelse mod lækage af perkolat til den omgivende jord og grundvandssystemet.
Beskyttelse: Geomembraner, der lægges i bunden af industriaffaldsdepoter og minedamme, i bunden af olietanke, kemiske lagertanke og andre flydende lagerfaciliteter, kan effektivt forhindre skadelige stoffer i at sive ned i grundvandet, isolere forurenende stoffer og beskytte miljøet.
Geosyntetisk lerforing (GCL):
Geosyntetisk lerforing (GCL) er et kompositmateriale fremstillet af en kombination af naturlig natriumbentonit og geosyntetik, som er meget udbredt i miljøbeskyttelsesprojekter. Det har fremragende uigennemtrængelighedsegenskaber, kan effektivt beskytte grundvandsressourcer, forhindre spredning af forurening og sikre sikkerheden i lagerfaciliteter. Anvendes ofte i deponier, tailingsopbevaring, spildevandsrensningsanlæg og andre lejligheder.
Geocell:
En geocelle er et tredimensionelt honeycomb-formet geosyntetisk materiale, der normalt er lavet af polyethylen med høj densitet (HDPE) eller andre polymere materialer. Geoceller danner en bikagestruktur ved at udvide sig, og hver celle kan fyldes med jord, sand, grus, beton og andre materialer, som bruges til jordstabilisering, beskyttelse af skråninger, forstærkning af fundamenter, forstærkning af støttemure, forstærkning af vejbede og andre projekter.
Jordstabilisering ved hjælp af geosyntetiske principper
Geosynteter i tekniske anvendelser er hovedsageligt syv, henholdsvis over rollen som filtrering, dræning, isolering, forstærkning, nedsivningskontrol, beskyttelse og aflastning, hvoraf rollen som forstærkning er mere udbredt.
Forstærket jordteknologi er en jordstabiliseringsmetode, der forbedrer hele det geotekniske systems ydeevne ved at lægge forstærkede materialer i jorden.
Sandjord under påvirkning af egenvægt eller ekstern belastning er tilbøjelig til alvorlig deformation eller kollaps, men hvis jorden langs belastningsretningen er begravet i et fleksibelt geosyntetisk materiale på grund af friktionen mellem jorden og det forstærkende materiale, vil det gøre den forstærkede jord, som om den havde en vis grad af samhørighed, og derved forbedre jordens mekaniske egenskaber, hvilket er mekanismen for den forstærkede jords rolle.
Der er mange teorier om forstærkningsmekanismen, såsom friktionsforstærkningsprincippet (ankerteori), kvasi-adhæsionsprincippet, homogene og andre materialer, elastisk-plastisk laminarteori, elastisk filmteori, passiv modstandsteori samt overvejelse af den laterale spændingsring og ankerringsteorien om ringankernes rolle og så videre. I øjeblikket bruger vi almindeligvis friktionsforstærkningsprincippet og det kvasiviskøse kohæsionsprincip til fortolkning.
Princippet om friktionsforstærkning:
Den forstærkede jord betragtes som et forankringssystem, det forankrede jordlegeme og geosyntetik er tæt bidt, når det glidende jordlegeme glider ned eller har en tendens til at glide ned, vil der blive genereret friktion mellem jordlegemet og det forstærkede materiale, hvilket begrænser den laterale deformation af jorden, hvilket svarer til siden af jordlegemet på den bindende kraft, forbedrer jordlegemets bæreevne og for at opnå formålet med forstærkning. Så længe det forstærkede materiale har tilstrækkelig styrke og genererer tilstrækkelig friktionskraft med jorden, kan det forstærkede jordlegeme forblive stabilt.
Princippet om friktionsforstærkning af armeret jordteknologi anvendt i støttemure er vist i fig. Ifølge Rankins teori er væggen langs den aktive brudflade BC opdelt i den aktive zone og den stabiliserende zone, og det vandrette tryk, der genereres af selvvægten af det glidende jordprisme ABC, danner en trækkraft på hvert lag af armeringen, som er beregnet til at trække armeringen ud af jorden, mens jordens friktionsmodstand i den stabiliserende zone og armeringsbåndet forhindrer armeringen i at blive trukket ud. Hvis friktionsmodstanden i hvert lag af armering og jord kan modstå det tilsvarende jordtryk, vil hele væggen ikke have en BC-glideflade, og den interne stabilitet i den armerede jord vil være garanteret. Kort sagt er det baseret på friktionen mellem jorden og det forstærkede materiale for at opretholde hældningens og jordens stabilitet. Det forstærkende materiales trækstyrkeegenskaber udnyttes bedre, og jordlegemets egenvægt udnyttes også godt til at øge friktionen.
Princippet om kvasi-kohæsion
Quasi-viskos samhørighedsprincip, også kendt som kompositmaterialeteori, det vil sige den forstærkede jord som et anisotropisk kompositmateriale, at efter tilsætning af geosyntetik til jorden forbliver den forstærkede kompositjordkrop i den indre friktionsvinkel uændret og producerer en ny sammenhængende kraft, kendt som "kvasi-viskos samhørighed" eller "som viskøs samhørighed". Derfor er den fælles handling mellem det forstærkede materiale og vejbedets fyld tilvejebragt af fyldets forskydningskraft, friktionskraften mellem jorden og det forstærkede materiale og det forstærkede materiales trækkraft, hvilket gør den forstærkede jord stærkere og mere stabil.
Ovenstående teori er eksperimentelt verificeret ved triaksiale sammenligningstest af armerede og uarmerede jordprøver. I henhold til Coulomb-teorien og Moores skadekriterieanalyse, som vist i figuren, der sammenligner de begrænsende ligevægtsbetingelser for sandjord før og efter forstærkning, har den forstærkede sandjord en yderligere styrkeforøgelse forårsaget af C' end den uforstærkede sandjord, som er "kvasiviskøs samhørighed" i styrketeorien. Stigningen i kvasikohæsion er en stigning i den sammensatte styrke af jorden og det forstærkede materiales sammensatte krop, hvilket bidrager til stabiliteten af den sammensatte jordkrop.
En omfattende sammenligning af de to principper viser, at princippet om friktionsforstærkning og det kvasiviskøse samhørighedsprincip i de to teorier er gennem forstærkning af jordprøver for at øge den laterale tvangskraft og derved forbedre jordens forskydningsstyrke og trykstyrke.
Geosyntetik i jordstabilisering
Jordstabiliseringsteknologi bruges i vid udstrækning i faktisk teknik, og typiske forstærkede jordstrukturer inkluderer forstærkede jordstøttevægge, forstærkede jordskråninger, forstærkede jordfundamenter, forstærkning af blød jord, forstærkede jorddæmninger, forstærket jordfyld bag broanlæg, forstærkede jordbroanlæg, pælebærende forstærkede dæmninger på bløde fundamenter samt forstærkede jordbunker, fibrøse jordskråninger, forstærkede basislag, forstærkede vejbede osv. Blandt dem er den mest almindelige anvendelse og den mest perfekte forskning på nuværende tidspunkt forstærkede jordstøttevægge, forstærkede jordskråninger og forstærkede jordfundamenter.
Forstærkede støttemure
Forstærkede støttemure af jord er en af de tidligste og mest talrige former for teknisk anvendelse af forstærkede materialer. Det bruges i vid udstrækning inden for vejteknik, lufthavnens høje hældning og dæmningsteknik afhængigt af dets gode mekaniske og deformationsegenskaber, praktisk og effektiv konstruktion og ydre udseende.
En forstærket jordstøttevæg er en slags støttestruktur, der består af vægfundament, vægoverflade (plade), geosyntetisk materiale og fyldt jord bag væggen. Layoutformen er vist i fig.
Strukturen er enkel og let at konstruere, panelet kan støbes på stedet eller samles af stålplader eller præfabrikerede armerede betonplader.
Forstærkning med stærke trækegenskaber i materialesammensætningen, panelet er forbundet med forstærkningen, forstærket rækkevidde af fyldstofkomprimeringen, gennem fyldstof og forstærkede materialer genereret mellem friktionen for at ændre fyldstoffets oprindelige mekaniske egenskaber, så fyldstoffets bæreevne er blevet kraftigt forbedret.
Stabilitetsberegningen af forstærkede jordstøttevægge anvender grænseværdimetoden. Den eksterne stabilitetsberegning er i overensstemmelse med tyngdekraftens støttemur, og jordtrykket på bagsiden af muren beregnes i henhold til teorien om Rankins jordtryk. Den interne stabilitetsberegning omfatter styrken af armeringsmaterialet og beregningen af modstanden mod udtræksstabilitet. Arrangementet af armeringsmaterialet skal opfylde kravet til materialets trækstyrke, og længden skal opfylde beregningen af udtrækningsmodstand under hensyntagen til de strukturelle krav.
Forstærkede jordskråninger
Forstærkede jordskråninger kan forstærkes på to måder, den ene er forstærkning af naturlige skråninger, og den anden er stabilisering og forstærkning af kunstige skråninger dannet ved jordpåfyldning. I førstnævnte tilfælde bruges der generelt ankersøm til at forankre geosyntetikken i skråningen til forstærkning, hvilket kræver, at det forstærkede materiale har høj styrke og modulus. I sidstnævnte tilfælde kan geosyntetikken fyldes i jorden i lag, efterhånden som fyldet stiger, for at opnå effekten af lagvis forstærkning og lagvis komprimering, generelt ved hjælp af geotekstiler eller geonet. Formen på en forstærket jordskråning er vist i figuren ovenfor.
Designmetoden for forstærkede jordskråninger er grænseværdimetoden, som bestemmer størrelsen og arrangementet af forstærket materiale og skråningsstruktur ved at beregne intern stabilitet og ekstern stabilitet.
Uniaxial geonetting brugt til beskyttelse af skråninger og grønne projekter
Forstærket jordfundament
Praksis med forstærket jordfundament er at udgrave det svage jordlag inden for et bestemt område under fundamentet og derefter lægge geosyntetik og sand og grus som strølag lag for lag for at tjene som fundamentets holdelag. Forstærket fundament har fordelene ved at forbedre fundamentets bæreevne, reducere fundamentets afvikling og kontrollere ujævn afvikling. Forstærkningsmaterialet i forstærket fundament er generelt geotekstil, geonet, geocelle eller geobelt.
Fordele ved geosyntetisk forstærket jord
Forstærket jordteknologi er grundlæggende en teknologi til at forbedre jordlegemet sammenlignet med den traditionelle støttestruktur af tyngdekraftstypen og har følgende egenskaber:
1) enkel teknologi, praktisk konstruktion: intet behov for specialiseret konstruktionsudstyr, og forstærket krop lag-for-lag opfyldningskomprimering for at danne en fleksibel struktur, belastning forårsaget af fundamentdeformation på de forstærkede stejle skråninger selv har ringe indflydelse.
2) Lokale materialer, jordbesparelse: Fyldstoffet er almindelig sandjord, fra en lang række kilder, forstærkningsmaterialer kan også tages i nærheden, hvilket reducerer transportomkostningerne, strukturen kan sættes op lodret eller på stejle skråninger for at reducere projektområdet.
3) Kort byggeperiode, lave omkostninger, indlysende fordele: Sammenlignet med den traditionelle tyngdekraftsstøttevæg er omkostningsreduktionen generelt 10% ~ 50%.
4) God integritet: Gennem armeringsmaterialets forbindelsesydelse kan det godt holde kraftdelingen mellem jordlegemet, og tilpasningsevnen til deformationen er bedre.
5) Ny struktur og smuk modellering: Efter opførelsen kan projektet integreres med naturen gennem begrønning af skråningen.
Opsummering.
Ved at diskutere typer, mekanismer, anvendelser og fordele ved geosyntetik i jordforstærkning. Jeg tror, at du bedre forstår, at brugen af geosyntetik spiller en vigtig rolle i forstærkning af jord og forbedring af jordens stabilitetsegenskaber, hvilket giver betydelige fordele for anlægsarbejde.
QIVOC har mange års erfaring med at producere og udvikle geosyntetik. QIVOC har mange års erfaring med produktion og udvikling af geosyntetiske materialer til jordforstærkning og vægge. Hvis du har brug for geosyntetik til at bygge forstærket jord eller støttemure, er du velkommen til at kontakte os. Vi vil yde professionel teknisk support og geosynteter af høj kvalitet.
OFTE STILLEDE SPØRGSMÅL
Hvordan vælger man de rigtige geosyntetiske materialer? Hvad er de specifikke udvælgelseskriterier?
Valg af egnede geosyntetiske materialer kræver omfattende overvejelser om projektets specifikke behov, miljøforhold, materialets ydeevne, nem konstruktion og økonomi samt andre faktorer.
1. Hvad projektet forsøger at opnå: uigennemtrængelighed, forstærkning, dræning, beskyttelse.
2. Miljøforhold: jordtype, klimaforandringer, ændringer i grundvand og nedbør.
3. Materialeegenskaber: stærke mekaniske egenskaber, vandgennemtrængelighed, holdbarhed.
4. Praktisk konstruktion: let at installere, opbevare og transportere.
5. Økonomi: pris på geosyntetik, senere vedligeholdelsesomkostninger.
Specifikke udvælgelseskriterier bør baseres på geosynteternes egenskaber. For eksempel skal geotekstil, der bruges til dræning og filtrering, vælges som ikke-vævet geotekstil. I henhold til kravene til nedsivningskontrol skal du vælge 0,5 mm-3,0 mm tykkelse af geomembran og så videre.
Se derefter ISO, ASTM og andre internationale standarder for test af geosyntetik og krav til ydeevne for at vælge de materialer, der opfylder projektets krav.
Hvordan klarer geosyntetiske materialer sig under ekstreme vejrforhold?
Geosyntetik fungerer godt under ekstreme klimatiske forhold, herunder følgende tre miljøer.
Miljø med høj temperatur
Under høje temperaturer ændres geosyntetikkens ydeevne stort set ikke, dens varmeledningsevne, styrkestabilitet og andre indikatorer for ydeevne ændres meget lidt.
Fugtigt miljø
Geosynteters beskyttende egenskaber og vandmodstand forbliver stort set uændrede i fugtige miljøer.
Koldt miljø
I kolde miljøer forbliver geosynteters kuldebestandighed, plasticitet og modstandsdygtighed over for frost og tø uændret.
Hvad er levetiden for disse materialer? Hvilken form for vedligeholdelse eller udskiftning er nødvendig?
Forskellige geosyntetiske materialer har forskellig levetid. For eksempel har geotekstiler en levetid på mellem 20 og 50 år. Geomembraner har en levetid på 30-70 år.
Når byggeriet er færdigt, skal geosynteterne regelmæssigt inspiceres, rengøres, repareres, forstærkes og vedligeholdes på anden vis. Beskadigede eller aldrende geosyntetiske materialer skal udskiftes eller repareres i tide.
Hvordan sikrer man god kontakt og friktion mellem geosyntetik og jord under byggeriet?
Under byggeprocessen skal man sikre god kontakt og friktion mellem geosynteterne og jorden, primært ved hjælp af følgende aspekter.
1. Byggeområdet rengøres og planeres, og byggeområdet komprimeres korrekt, især ved løs eller blød jord.
2. Geosynteter lægges i sektioner for at sikre, at der ikke er rynker eller overhængende problemer. Overfaldsbredden er stor nok og fastgøres med søm, sandsække og andre tunge genstande for at forhindre materialet i at bevæge sig.
3. Fyld jorden op lag for lag, og udfør komprimeringen.
4. Arranger professionelt personale til at overvåge udlægning og fastgørelse af geosyntetik i realtid under byggeprocessen for at finde og rette op på problemerne i tide. Og udføre prøvetagningstest til enhver tid.
Hvad er de samlede omkostninger ved at bruge geosyntetik? Hvad er besparelserne i forhold til traditionelle metoder?
De samlede omkostninger ved at bruge geosynteter er meget lavere, tag f.eks. geomembraner. Da geomembranen er et valset materiale, har den fordelene ved nem transport, enkel konstruktion, kort byggeperiode og lave omkostninger. Sammenlignet med den traditionelle uigennemtrængelige struktur af armeret beton kan man derfor spare 30% til 50% af omkostningsbudgettet.
Hvad er miljøpåvirkningen fra geosyntetik?
Brugen af geosyntetik har en positiv effekt på miljøet. For eksempel, i miljøprojekter som f.eks. lossepladserkan geosyntetik spille en rolle i at forhindre korrosion og udsivning og beskytte det omgivende miljøs sikkerhed og sundhed.
Hvilke typer teknisk support og uddannelse tilbyder QIVOC?
QIVOC yder teknisk support som f.eks. instruktion i installation af geosynteter, test af specifikationer, løsninger på behov og produktanbefalinger. Uddannelsen fokuserer på opdeling og overlapning af geosyntetiske materialer.
For mere information kontakt os info@qivoc.com
Er geosynteter kompatible med andre byggematerialer (f.eks. beton, stål osv.)?
Geosynteter er kompatible med andre byggematerialer (f.eks. beton, stål osv.). For eksempel kan cement bruges som fyldstof i geoceller.
