Geosinteticele sunt produse sintetice utilizate în ingineria geotehnică și au devenit parte integrantă a solului armat și a stabilizării. Aceste materiale îmbunătățesc proprietățile mecanice ale solului, ceea ce le face potrivite pentru o gamă largă de aplicații de inginerie civilă.
În acest articol, QIVOC va discuta despre tipurile, mecanismele, aplicațiile și avantajele geosinteticelor în stabilizarea solului.
Ce sunt geosintetice
Geosinteticele sunt diferite tipuri de produse fabricate din polimeri sintetici, cum ar fi materiale plastice, fibre, cauciuc etc., care sunt de obicei plasate în interiorul corpului de sol, la suprafața corpului de sol sau între straturile corpului de sol pentru a juca rolul de consolidare sau protecție a corpului de sol. În prezent, aplicarea geosinteticelor a pătruns în aproape toate domeniile ingineriei de conservare a apei și ingineriei civile, în special în ingineria geotehnică, fiind utilizată pe scară foarte largă.
Geosinteticele pot fi utilizate în toate aspectele proiectului real și, în general, pot fi împărțite în șapte aspecte ale rolului, respectiv, pentru funcția de filtrare, drenaj, izolare, armare, control al infiltrațiilor, protecție și reducerea sarcinii.
Printre acestea, rolul de armare este în principal în sol amestecat sau de stabilire a materialelor de armare adecvate, în principal geogrilă, formarea de sol armat, pentru a îmbunătăți și a îmbunătăți rezistența solului, stabilitatea și deformarea performanței. Structurile tipice de sol armat includ ziduri de sprijin armat, pante de sol armat, fundații de sol armat, terasamente de sol armat, stâlpi de pod de sol armat și așa mai departe.
Dezvoltarea geosinteticelor este strâns legată de dezvoltarea materialelor sintetice, cum ar fi rășinile sintetice (materialele plastice), fibrele sintetice, cauciucurile sintetice și așa mai departe. Înainte de dezvoltarea polimerilor artificiali, deși au existat rășini naturale și produse din plastic, din cauza producției lor reduse și a costurilor ridicate, domeniul de aplicare este limitat. Odată cu dezvoltarea polimerilor artificiali, costurile materialelor plastice sintetice, ale fibrelor sintetice și ale cauciucului sintetic sunt din ce în ce mai mici, iar producția lor este simplă și are o aplicabilitate puternică, astfel încât în curând vor fi utilizate pe scară largă în inginerie.
Tipuri de geosintetice
Geosinteticele includ o varietate de produse, fiecare dintre acestea având un rol specific în consolidarea și stabilizarea solului:
Geotextile:
Geotextil țesut
Caracteristici:
Structură: fabricată din fibre sintetice (cum ar fi polipropilena sau poliesterul) prin procesul de țesut, prezentând de obicei o structură de grilă regulată.
Rezistență ridicată: datorită structurii strâns împletite, geotextilele țesute au o rezistență ridicată la tracțiune și rupere.
Alungire redusă: geotextilele țesute au alungire redusă și deformare redusă pentru a menține mai bine stabilitatea structurală.
Durabilitate: rezistență bună la substanțe chimice, raze UV și microorganisme, durată lungă de viață.
Aplicații:
Consolidare: pentru consolidarea structurilor de sol, de exemplu, pentru pante abrupte, terasamente și fundații de drumuri.
Separare: Împiedică amestecarea solurilor sau a materialelor cu dimensiuni diferite ale particulelor, adesea utilizată pentru a separa straturile de fundație pentru drumuri și căi ferate.
Filtrare: utilizată pentru a filtra particulele din sol și pentru a permite apei să curgă, utilizată în mod obișnuit în sistemele de drenaj și în lucrările subterane.
Geotextil nețesut
Caracteristici:
Structură: realizată din fibre sintetice prin procese nețesute, cum ar fi lipirea termică, acularea sau lipirea chimică, prezentând de obicei o structură aleatorie a fibrelor.
Permeabilitate bună la apă: geotextilul nețesut are porozitate ridicată, permeabilitate bună la apă și drenaj eficient.
Flexibilitate bună: flexibilitate mai bună, se poate adapta mai bine la așezările inegale și la schimbările de teren.
Cost redus: procesul de producție este relativ simplu, costuri reduse și adecvat pentru utilizarea pe suprafețe mari.
Aplicații:
Filtrare: pentru filtrare și drenaj, de exemplu, în depozite de deșeuri, tuneluri și sisteme de drenaj subteran.
Protecție: pentru prevenirea eroziunii solului, de exemplu, protecția malurilor râurilor, protecția coastelor și protecția versanților rezervorului.
Segregare: Folosit pentru a separa diferite tipuri de sol și materiale și pentru a le împiedica să se amestece, de exemplu, în lucrările de fundație pentru drumuri și căi ferate.
Drenaj: utilizat în sistemele de drenaj ca parte a stratului de drenaj pentru a îmbunătăți eficiența drenajului.
Geogrilă:
Geogrilele sunt de obicei realizate din polimeri (de exemplu, polipropilenă, poliester sau polietilenă) prin procese speciale de țesut, sudare sau turnare într-o structură de plasă. Datorită rezistenței sale ridicate, alungirii reduse și durabilității bune în consolidarea bazei solului și în ingineria zidurilor de sprijin în aplicarea oficială pe scară largă.
Geogrid în consolidarea solului și stabilizarea structurii principale a ochiurilor de plasă, cum ar fi grilaj uniaxial pentru găuri dreptunghiulare sau pătrate regulate și grilaj biaxial pentru pătrat.
Principalele sale utilizări în consolidarea fundațiilor de sol și a zidurilor de sprijin consolidate sunt următoarele
Stabilizarea consolidării fundațiilor solului:
Îmbunătățirea capacității portante a fundației, reducerea așezării fundației și creșterea stabilității fundației. Amplasarea geogrilajului pe fundația din sol moale poate dispersa sarcina și preveni deplasarea laterală a solului de fundație. Exemplele includ consolidarea fundațiilor pentru drumuri, piste de aeroport și paturi de cale ferată.
Ziduri de sprijin ranforsate:
Îmbunătățește stabilitatea umpluturii, previne alunecarea sau deformarea umpluturii și reduce presiunea pământului. Prin așezarea geogrilajului în stratul de umplutură, prin frecarea dintre geogrilaj și solul de umplutură, se formează o structură consolidată a solului, care îmbunătățește semnificativ stabilitatea antiderapantă a zidului de sprijin. De exemplu, zidurile de reținere ale autostrăzilor și căilor ferate și consolidarea pantelor înalte.
Geonets:
Geonets sunt utilizate în principal în sistemele de drenaj pentru a elimina rapid apa din sol și pentru a preveni suprasaturarea solului, îmbunătățind astfel stabilitatea și capacitatea portantă a corpului de sol. De asemenea, oferă armătură mecanică pentru a îmbunătăți rezistența la forfecare și stabilitatea generală a corpului solului. De exemplu, straturi de drumuri, tuneluri, diguri și drenaj pentru depozitele de deșeuri, protecția pantelor, consolidarea zidurilor de susținere și consolidarea bazei solului moale.
Geomembrane:
Geomembranele sunt utilizate în principal în domenii precum impermeabilizarea și protecția.
Impermeabilizare: Geomembranele sunt așezate la baza, în interiorul și în exteriorul depozitelor de deșeuri, rezervoarelor și barajelor, canalelor și tunelurilor pentru a oferi o protecție limitată împotriva scurgerilor de levigat în solul înconjurător și în sistemul de ape subterane.
Protecție: Geomembranele așezate la baza depozitelor de deșeuri industriale și a iazurilor de reziduuri miniere, la baza rezervoarelor de petrol, a rezervoarelor de produse chimice și a altor instalații de depozitare a lichidelor pot preveni în mod eficient infiltrarea substanțelor nocive în apele subterane, pot izola poluanții și pot proteja mediul.
Geosintetic Clay Liner (GCL):
Geosynthetic Clay Liner (GCL) este un material compozit realizat din combinația de bentonită de sodiu naturală și geosintetice, care este utilizat pe scară largă în proiectele de protecție a mediului. Are proprietăți excelente de impermeabilitate, poate proteja eficient resursele de apă subterană, poate preveni răspândirea poluării și poate asigura siguranța instalațiilor de depozitare. Utilizat frecvent în depozite de deșeuri, depozite de reziduuri, instalații de tratare a apelor uzate și alte ocazii.
Geocell:
O geocelulă este un material geosintetic tridimensional în formă de fagure de miere, realizat de obicei din polietilenă de înaltă densitate (HDPE) sau alte materiale polimerice. Geocelulele formează o structură tip fagure de miere prin expansiune, iar fiecare celulă poate fi umplută cu sol, nisip, pietriș, beton și alte materiale, care sunt utilizate în stabilizarea solului, protecția pantelor, consolidarea fundațiilor, consolidarea zidurilor de sprijin, consolidarea platformei drumurilor și alte proiecte.
Stabilizarea solului prin principiul geosinteticelor
Geosinteticele în aplicațiile inginerești sunt în principal șapte, respectiv, peste rolul de filtrare, drenaj, izolare, armare, control al infiltrațiilor, protecție și descărcare de sarcină, dintre care rolul de armare este mai utilizat pe scară largă.
Tehnologia solului ranforsat este o metodă de stabilizare a solului pentru a îmbunătăți performanța întregului sistem geotehnic prin așezarea de materiale ranforsate în sol.
Solul nisipos în acțiunea greutății proprii sau a încărcării externe este predispus la deformări grave sau la prăbușire, dar dacă solul de-a lungul direcției de deformare îngropat într-un material geosintetic flexibil, datorită frecării dintre sol și materialul de armare, va face ca solul armat să fie ca și cum ar avea un anumit grad de coeziune, îmbunătățind astfel proprietățile mecanice ale solului, care este mecanismul rolului solului armat.
Există multe teorii cu privire la mecanismul de armare, cum ar fi principiul de armare prin frecare (teoria ancorei), principiul cvasi-adeziunii, materialele omogene și altele, teoria laminarului elastic-plastic, teoria filmului elastic, teoria rezistenței pasive, precum și luarea în considerare a inelului de stres lateral și teoria inelului de ancorare a rolului ancorelor inelare și așa mai departe. În prezent, folosim în mod obișnuit principiul consolidării prin frecare și principiul coeziunii cvasi-viscoase pentru interpretare.
Principiul consolidării prin frecare:
Solul armat este considerat un sistem de ancorare, corpul de sol ancorat și geosinteticele sunt strâns mușcate, atunci când corpul de sol alunecă în jos sau are tendința de a aluneca în jos, se va genera frecare între corpul de sol și materialul armat, limitând deformarea laterală a solului, ceea ce este echivalent cu partea corpului de sol pe forța de legare, îmbunătățind capacitatea portantă a corpului de sol și pentru a atinge scopul de armare. Atâta timp cât materialul armat are suficientă rezistență și generează suficientă forță de frecare cu solul, corpul de sol armat poate rămâne stabil.
Conform teoriei lui Rankin, de-a lungul suprafeței active de ruptură BC, peretele este împărțit în zonă activă și zonă de stabilizare, iar împingerea orizontală generată de greutatea proprie a prismei de alunecare a solului ABC formează o forță de tracțiune asupra fiecărui strat de armătură, care este destinată să scoată armătura din sol, în timp ce rezistența la frecare a solului din zona de stabilizare și a benzii de armătură împiedică scoaterea armăturii. Dacă rezistența la frecare a fiecărui strat de armătură și a solului poate rezista împingerii corespunzătoare a solului, întregul zid nu va avea suprafață de alunecare BC, iar stabilitatea internă a solului armat va fi garantată. Mai simplu spus, se bazează pe frecarea dintre sol și materialul armat pentru a menține stabilitatea pantei și a solului. Proprietățile de tracțiune ale materialului de armare sunt mai bine utilizate, iar greutatea proprie a corpului solului este, de asemenea, bine utilizată pentru a crește frecarea.
Principiul cvasi-coeziunii
Principiul coeziunii cvasi-viscoase, cunoscut și sub denumirea de teoria materialelor compozite, și anume că solul armat este un material compozit anizotrop, că, după adăugarea geosinteticelor la sol, unghiul de frecare internă al corpului de sol compozit armat rămâne neschimbat și produce o nouă forță de coeziune, cunoscută sub denumirea de "coeziune cvasi-viscoasă" sau "coeziune vâscoasă". Prin urmare, acțiunea comună dintre materialul armat și umplutura platformei drumului este asigurată de forța de forfecare a umpluturii, forța de frecare dintre sol și materialul armat și forța de tracțiune a materialului armat, ceea ce face ca solul armat să fie mai puternic și mai stabil.
Teoria de mai sus este verificată experimental prin teste triaxiale comparative ale probelor de sol armat și nearmat. Conform teoriei Coulomb și analizei criteriului de deteriorare al lui Moore, după cum se arată în figură, comparând condițiile limită de echilibru ale solurilor nisipoase înainte și după armare, solurile nisipoase armate au o creștere suplimentară a rezistenței cauzată de C' față de solurile nisipoase nearmate, care este "coeziune cvasi-viscoasă" în teoria rezistenței. Creșterea cvasi-coeziei reprezintă o creștere a rezistenței compozite a solului și a corpului compozit de material armat, ceea ce favorizează stabilitatea corpului compozit de sol.
Prin compararea cuprinzătoare a celor două principii, se poate constata că principiul consolidării prin frecare și principiul coeziunii cvasi-viscoase ale celor două teorii sunt prin consolidarea probelor de sol pentru a crește forța de constrângere laterală, îmbunătățind astfel rezistența la forfecare și rezistența la compresiune a solului.
Geosintetice în stabilizarea solului
Tehnologia de stabilizare a solului este utilizată pe scară largă în ingineria actuală, iar structurile tipice de sol armat includ ziduri de susținere din sol armat, pante din sol armat, fundații din sol armat, consolidarea terenurilor moi, diguri din sol armat, umplutură din sol armat în spatele pilonilor de pod, piloni de pod din sol armat, diguri armate pe piloți pe fundații moi, precum și piloți de moloz din sol armat, pante din sol fibros, straturi de bază armate, paturi de drum armate și așa mai departe. Dintre acestea, cele mai comune aplicații și cele mai perfecționate cercetări în prezent sunt zidurile de sprijin din sol armat, pantele din sol armat și fundațiile din sol armat.
Ziduri de sprijin ranforsate
Zidurile de sprijin din sol armat reprezintă una dintre cele mai timpurii și mai numeroase forme de aplicare a materialelor armate în inginerie. Acesta este utilizat pe scară largă în domeniul ingineriei rutiere, al pantei înalte a aeroportului și al ingineriei digurilor, în funcție de caracteristicile sale mecanice și de deformare bune, de construcția convenabilă și eficientă și de aspectul exterior.
Un zid de sprijin din sol armat este un tip de structură de susținere compusă din fundația zidului, suprafața zidului (placa), materialul geosintetic și solul umplut din spatele zidului. Forma de dispunere este prezentată în Fig.
Structura sa este simplă și ușor de construit, panoul poate fi turnat la fața locului sau asamblat din plăci de oțel sau plăci prefabricate din beton armat.
Armare cu proprietăți puternice de tracțiune a compoziției materialului, panoul este conectat cu armarea, gama de armare prin compactarea umpluturii de umplere, prin materialele de umplere și de armare generate între frecare pentru a schimba proprietățile mecanice originale ale umpluturii, astfel încât capacitatea portantă de umplere a fost îmbunătățită considerabil.
Calculul stabilității zidurilor de sprijin din pământ armat adoptă metoda echilibrului limită. Calculul stabilității externe este în concordanță cu zidul de susținere gravitațional, iar presiunea solului la spatele zidului este calculată în conformitate cu teoria presiunii solului Rankin. Calculul stabilității interne include rezistența materialului de armare și calculul rezistenței la stabilitate prin smulgere. Dispunerea materialului de armare trebuie să îndeplinească cerința de rezistență la tracțiune a materialului, iar lungimea trebuie să îndeplinească calculul rezistenței la smulgere, ținând seama de cerințele structurale.
Pante de pământ ranforsat
Pantele din sol armat pot fi consolidate în două moduri: unul este consolidarea pantelor naturale, iar celălalt este stabilizarea și consolidarea pantelor artificiale formate prin umplere cu pământ. În primul caz, se folosesc în general cuie de ancorare pentru a ancora geosinteticele în panta de consolidare, ceea ce necesită ca materialul armat să aibă rezistență și modul ridicat. În cel de-al doilea caz, materialele geosintetice pot fi umplute în sol în straturi pe măsură ce umplutura se ridică, pentru a obține efectul de armare și compactare în straturi, în general folosind geotextile sau geogrile. Forma unei pante abrupte cu sol armat este prezentată în figura de mai sus.
Metoda de proiectare a pantei din sol armat este metoda echilibrului limită, care determină dimensiunea și dispunerea materialului armat și structura pantei prin calcularea stabilității interne și a stabilității externe.
Geogrilă uniaxială utilizată în cazul unui proiect de protecție și ecologizare a pantelor
Fundație din pământ armat
Practica fundației din pământ armat constă în excavarea stratului de sol slab într-un anumit interval sub fundație și apoi așezarea geosinteticelor și a nisipului și pietrișului ca strat de așternut strat cu strat pentru a servi drept strat de susținere a fundației. Fundația armată are avantajele de a îmbunătăți capacitatea portantă a fundației, de a reduce tasarea fundației și de a controla tasarea neuniformă. Materialul de armare al fundației consolidate este, în general, geotextilul, geogrila, geocelul sau geobeltul.
Avantajele solului armat cu geosintetice
Tehnologia solului armat este în esență o tehnologie de îmbunătățire a corpului solului, în comparație cu structura tradițională de sprijin de tip gravitațional, are următoarele caracteristici:
1) tehnologie simplă, construcție convenabilă: nu este nevoie de echipamente de construcție specializate, și corpul armat strat cu strat de compactare a umpluturii pentru a forma o structură flexibilă, încărcarea cauzată de deformarea fundației pe pantele abrupte armate are un impact redus.
2) Materiale locale, economie de teren: materialul de umplutură este în general sol nisipos, dintr-o gamă largă de surse, materialele de armare pot fi, de asemenea, luate în apropiere, reducând costurile de transport, structura poate fi instalată în poziție verticală sau pe pante abrupte pentru a reduce zona proiectului.
3) Perioadă scurtă de construcție, costuri reduse, beneficii evidente: în comparație cu zidul tradițional de reținere gravitațională, reducerea costurilor este în general de 10% ~ 50%.
4) Integralitate bună: prin performanța de conectare a materialului de armare, acesta poate menține bine partajarea forței între corpul solului, iar adaptabilitatea la deformare este mai bună.
5) Structură nouă și modelare frumoasă: după construcție, proiectul poate fi integrat cu natura prin ecologizarea pantei.
Rezumați.
Prin discutarea tipurilor, mecanismelor, aplicațiilor și avantajelor geosinteticelor în consolidarea solului. Cred că veți înțelege mai bine că utilizarea geosinteticelor joacă un rol esențial în consolidarea solului și îmbunătățirea proprietăților de stabilitate a solului, aducând beneficii semnificative ingineriei civile.
QIVOC are mulți ani de experiență în producerea și dezvoltarea geosinteticelor. QIVOC are mulți ani de experiență în producția și dezvoltarea de geosintetice pentru consolidarea solului și aplicații pentru ziduri. Dacă aveți nevoie de geosintetice pentru a construi sol întărit sau ziduri de sprijin, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați. Vă vom oferi asistență tehnică profesională și geosintetice de înaltă calitate.
ÎNTREBĂRI FRECVENTE
Cum să alegeți geosinteticele potrivite? Care sunt criteriile specifice de selecție?
Selectarea geosinteticelor adecvate necesită luarea în considerare a nevoilor specifice ale proiectului, a condițiilor de mediu, a performanței materialelor, a ușurinței de construcție și a economiei, precum și a altor factori.
1. Ce încearcă să obțină proiectul: impermeabilitate, consolidare, drenaj, protecție.
2. Condiții de mediu: tipul de sol, schimbările climatice, modificările apelor subterane și ale precipitațiilor.
3. Proprietățile materialului: proprietăți mecanice puternice, permeabilitate la apă, durabilitate.
4. Comoditate de construcție: ușor de instalat, depozitat și transportat.
5. Economie: prețul geosinteticelor, costuri de întreținere ulterioare.
Criteriile specifice de selecție trebuie să se bazeze pe caracteristicile geosinteticelor. De exemplu, geotextilul utilizat pentru drenaj și filtrare ar trebui să fie ales ca geotextil nețesut. În funcție de cerințele de control al infiltrațiilor, alegeți geomembrane de 0,5 mm-3,0 mm grosime și așa mai departe.
Apoi, consultați ISO, ASTM și alte standarde internaționale pentru testarea geosinteticelor și cerințele de performanță pentru a alege materialele care îndeplinesc cerințele proiectului.
Cum se comportă geosinteticele în condiții meteorologice extreme?
Geosinteticele funcționează bine în condiții climatice extreme, inclusiv în următoarele trei medii.
Mediu cu temperaturi ridicate
Într-un mediu cu temperaturi ridicate, performanța geosinteticelor practic nu se schimbă, conductivitatea sa termică, stabilitatea rezistenței și alți indicatori de performanță se schimbă foarte puțin.
Mediu umed
Proprietățile de protecție și rezistența la apă ale geosinteticelor rămân practic neschimbate în medii umede.
Mediu rece
În medii reci, rezistența la frig, plasticitatea și rezistența la îngheț-dezgheț a geosinteticelor rămân neschimbate.
Care este durata de viață a acestor materiale? Ce fel de întreținere sau înlocuire este necesară?
Diferitele geosintetice au durate de viață diferite. De exemplu, geotextilele au o durată de viață între 20 și 50 de ani. Geomembranele au o durată de viață de 30-70 de ani.
După finalizarea construcției, geosinteticele trebuie să fie inspectate periodic, curățate, reparate, întărite și alte lucrări de întreținere. În cazul geosinteticelor deteriorate sau îmbătrânite, acestea trebuie înlocuite sau reparate la timp.
Cum să se asigure un contact și o frecare bune între geosintetice și sol în timpul construcției?
În timpul procesului de construcție, asigurați un contact și o frecare bune între geosintetice și sol, în principal prin următoarele aspecte.
1. Zona de construcție este curățată și nivelată, iar zona de construcție este compactată corespunzător, în special în cazul solurilor moi sau moi.
2. Geosinteticele sunt așezate în secțiuni pentru a se asigura că nu există riduri sau probleme de supraînălțare. Lățimea poalelor este suficient de mare și se fixează cu cuie, saci de nisip și alte obiecte grele pentru a împiedica materialul să se miște.
3. Umpleți solul strat cu strat și efectuați operația de compactare.
4. Pregătiți personal profesionist pentru a monitoriza așezarea și fixarea geosinteticelor în timp real în timpul procesului de construcție, pentru a găsi și corecta problemele la timp. Și să efectueze teste de eșantionare în orice moment.
Care este costul total al utilizării geosinteticelor? Care sunt economiile comparativ cu metodele tradiționale?
Costul total al utilizării geosinteticelor este mult mai scăzut, de exemplu în cazul geomembranelor. Deoarece geomembrana este un material laminat, aceasta are avantajele transportului ușor, construcției simple, perioadei scurte de construcție și costului scăzut. Prin urmare, în comparație cu structura impermeabilă tradițională din beton armat, corpul poate economisi între 30% și 50% din bugetul de costuri.
Care este impactul geosintetic asupra mediului?
Utilizarea geosinteticelor are un efect pozitiv asupra mediului. De exemplu, în proiecte de mediu, cum ar fi depozitele de deșeuri, geosinteticele pot juca un rol în prevenirea coroziunii și a infiltrațiilor, protejând siguranța și sănătatea mediului înconjurător.
Ce tipuri de asistență tehnică și de formare oferă QIVOC?
QIVOC oferă asistență tehnică, cum ar fi instrucțiuni de instalare a geosinteticelor, testarea specificațiilor, soluții la nevoi și recomandări de produse. Instruirea se concentrează pe divizarea și suprapunerea geosinteticelor.
Pentru mai multe informații contactați-ne info@qivoc.com
Sunt geosinteticele compatibile cu alte materiale de construcție (de exemplu, beton, oțel etc.)?
Geosinteticele sunt compatibile cu alte materiale de construcție (de exemplu, beton, oțel etc.). De exemplu, cimentul poate fi utilizat ca umplutură în geocelule.
