Геосинтетики - это синтетические материалы, используемые в геотехнике и ставшие неотъемлемой частью армированного грунта и стабилизации. Эти материалы улучшают механические свойства грунта, что делает их пригодными для широкого спектра применений в гражданском строительстве.
В этой статье QIVOC расскажет о типах, механизмах, применении и преимуществах геосинтетиков в стабилизации грунта.
Что такое геосинтетика
Геосинтетики - это различные виды изделий из синтетических полимеров, таких как пластмассы, волокна, резина и т.д., которые обычно размещаются внутри почвенного тела, на поверхности почвенного тела или между слоями почвенного тела, чтобы играть роль укрепления или защиты почвенного тела. В настоящее время применение геосинтетиков проникло практически во все области водоохранного и гражданского строительства, особенно широко они используются в геотехническом строительстве.
Геосинтетики могут использоваться во всех аспектах реального проекта и, в целом, могут быть разделены на семь аспектов роли, соответственно, для фильтрационной функции, дренажа, изоляции, армирования, контроля просачивания, защиты и снижения нагрузки.
Среди них роль армирования заключается в основном в перемешивании грунта или укладке соответствующих армирующих материалов, в основном георешетка, формирование армированного грунта, для улучшения и повышения прочности грунта, устойчивости и деформационных характеристик. Типичные конструкции из армированного грунта включают армированные подпорные стены, армированные грунтовые откосы, армированные грунтовые фундаменты, армированные грунтовые насыпи, армированные грунтовые опоры мостов и так далее.
Развитие геосинтетики тесно связано с развитием синтетических материалов, таких как синтетические смолы (пластмассы), синтетические волокна, синтетические каучуки и так далее. До разработки искусственных полимеров, хотя и существовали натуральные смолы и пластиковые изделия, из-за их небольшого производства и высокой стоимости, поэтому сфера их применения была узкой. С развитием искусственных полимеров, синтетических пластмасс, синтетических волокон и синтетических каучуков их стоимость становится все ниже и ниже, они просты в производстве и имеют широкие возможности применения, поэтому вскоре они будут широко использоваться в технике.
Типы геосинтетиков
Геосинтетики включают в себя множество продуктов, каждый из которых играет определенную роль в укреплении и стабилизации грунта:
Геотекстиль:
Тканый геотекстиль
Особенности:
Структура: изготовлена из синтетических волокон (таких как полипропилен или полиэстер) в процессе ткачества, обычно имеет регулярную сетчатую структуру.
Высокая прочность: благодаря плотной структуре плетения, тканый геотекстиль обладает высокой прочностью на растяжение и разрыв.
Низкое удлинение: тканый геотекстиль имеет низкое удлинение и низкую деформацию для лучшего сохранения стабильности структуры.
Долговечность: хорошая устойчивость к химическим веществам, УФ-лучам и микроорганизмам, длительный срок службы.
Приложения:
Армирование: для усиления грунтовых конструкций, например, для крутых склонов, насыпей и дорожных оснований.
Разделение: Предотвращает смешивание грунтов или материалов с разным размером частиц, часто используется для разделения слоев фундамента для автомобильных и железных дорог.
Фильтрация: используется для отфильтровывания частиц из почвы и пропускания воды, обычно применяется в дренажных системах и подземных сооружениях.
Нетканый геотекстиль
Особенности:
Структура: изготовлена из синтетических волокон путем нетканых процессов, таких как термоскрепление, иглопробивание или химическое склеивание, обычно имеет беспорядочную структуру волокон.
Хорошая водопроницаемость: нетканый геотекстиль обладает высокой пористостью, хорошей водопроницаемостью и эффективным дренажем.
Хорошая гибкость: лучшая гибкость, позволяет лучше адаптироваться к неровностям населенного пункта и изменениям рельефа.
Низкая стоимость: процесс производства относительно прост, низкая стоимость, подходит для использования на больших площадях.
Приложения:
Фильтрация: для фильтрации и дренажа, например, на свалках, в туннелях и подземные дренажные системы.
Защита: для предотвращения эрозии почвы, например, защита берегов рек, защита побережья и защита откосов водохранилищ.
Сегрегация: Используется для разделения различных типов грунта и материалов и предотвращения их смешивания, например, при устройстве фундаментов для автомобильных и железных дорог.
Дренаж: используется в дренажных системах как часть дренажного слоя для повышения эффективности дренажа.
Георешетка:
Георешетки обычно изготавливаются из полимеров (например, полипропилена, полиэстера или полиэтилена) посредством специальных процессов плетения, сварки или формовки в сетчатую структуру. Благодаря своей высокой прочности, низкому удлинению и хорошей долговечности в армировании грунтовых оснований и строительстве подпорных стенок они применяются очень широко.
Георешетка в армировании и стабилизации грунта имеет основную сетчатую структуру, такую как одноосная решетка для обычных прямоугольных или квадратных отверстий, и двуосная решетка для квадратных.
В основном он используется для укрепления грунтовых оснований и армированных подпорных стен.
Укрепление грунтовых оснований для стабилизации:
Улучшает несущую способность фундамента, уменьшает осадку фундамента и повышает устойчивость фундамента. Укладка георешетки на фундамент из мягкого грунта может рассеять нагрузку и предотвратить боковое смещение грунта фундамента. В качестве примера можно привести укрепление фундаментов под дороги, взлетно-посадочные полосы аэропортов и железнодорожные полотна.
Усиленные подпорные стены:
Повышает устойчивость засыпки, предотвращает ее скольжение и деформацию, а также снижает давление на грунт. При укладке георешетки в слой заполнения, за счет трения между георешеткой и грунтом заполнения, образуется армированная структура грунта, что значительно улучшает противоскользящую устойчивость подпорной стены. Например, подпорные стены автомобильных и железных дорог и укрепление высоких склонов.
Геонец:
Геосетки в основном используются в дренажных системах для быстрого удаления воды из почвы и предотвращения перенасыщения почвы, тем самым повышая устойчивость и несущую способность грунтового массива. А также обеспечивает механическое армирование для повышения прочности на сдвиг и общей стабильности грунтового массива. Например, дорожное полотно, дренаж тоннелей, насыпей и свалок, защита склонов, укрепление подпорных стен и укрепление основания мягкого грунта.
Геомембраны:
Геомембраны в основном используются в таких областях, как гидроизоляция и защита.
Гидроизоляция: Геомембраны укладываются на дно, внутри и снаружи полигонов, водохранилищ и плотин, каналов и туннелей для обеспечения ограниченной защиты от утечки фильтрата в окружающую почву и систему грунтовых вод.
Защита: Геомембраны, уложенные на дно полигонов промышленных отходов и хвостохранилищ, на основание нефтяных резервуаров, химических хранилищ и других хранилищ жидкостей, могут эффективно предотвратить просачивание вредных веществ в грунтовые воды, изолировать загрязняющие вещества и защитить окружающую среду.
Геосинтетическая глиняная облицовка (GCL):
Geosynthetic Clay Liner (GCL) - это композитный материал, изготовленный из комбинации природного натриевого бентонита и геосинтетических материалов, который широко используется в проектах по защите окружающей среды. Он обладает превосходными свойствами непроницаемости, может эффективно защищать ресурсы подземных вод, предотвращать распространение загрязнения и обеспечивать безопасность хранилищ. Обычно используется на полигонах, в хранилищах хвостов, на очистных сооружениях и в других случаях.
Геоцелл:
Геоячейка - это трехмерный геосинтетический материал в форме сот, обычно изготовленный из полиэтилена высокой плотности (HDPE) или других полимерных материалов. Геоячейки образуют сотовую структуру, расширяясь, и каждая ячейка может быть заполнена грунтом, песком, гравием, бетоном и другими материалами, которые используются для стабилизации почвы, защиты склонов, укрепления фундамента, укрепления подпорных стен, укрепления дорожного полотна и других проектов.
Принцип стабилизации грунта геосинтетиками
Геосинтетики в инженерном деле в основном выполняют семь функций, соответственно, фильтрацию, дренаж, изоляцию, армирование, контроль просачивания, защиту и распределение нагрузки, из которых роль армирования используется более широко.
Технология армированного грунта - это метод стабилизации грунта, позволяющий улучшить характеристики всей геотехнической системы путем укладки в грунт армированных материалов.
Песчаный грунт при действии собственного веса или внешней нагрузки склонен к серьезной деформации или обрушению, но если грунт вдоль направления деформации замуровать в гибкий геосинтетический материал, то за счет трения между грунтом и армирующим материалом, получится армированный грунт, как будто он обладает определенной степенью связности, тем самым улучшая механические свойства грунта, в чем и заключается механизм роли армированного грунта.
Существует множество теорий о механизме армирования, таких как принцип фрикционного армирования (теория анкеров), принцип квазивязкой когезии, однородных и других материалов, упруго-пластическая ламинарная теория, теория упругой пленки, теория пассивного сопротивления, а также рассмотрение бокового напряжения кольца и теория роли кольцевых анкеров и так далее. В настоящее время для интерпретации обычно используются принцип фрикционного армирования и принцип квазивязкой когезии.
Принцип фрикционного армирования:
Армированный грунт рассматривается как анкерная система, закрепленное тело грунта и геосинтетика тесно связаны, когда скользящее тело грунта сползает вниз или имеет тенденцию к сползанию, трение будет создаваться между телом грунта и армированным материалом, ограничивая боковую деформацию грунта, что эквивалентно стороне тела грунта на связывающую силу, улучшая несущую способность тела грунта, и для достижения цели армирования. Пока армированный материал обладает достаточной прочностью и создает достаточную силу трения с грунтом, армированное тело грунта может оставаться стабильным.
Принцип фрикционного армирования технологии армированного грунта, применяемой в подпорных стенах, показан на рис. Согласно теории Рэнкина, вдоль активной поверхности разрыва BC стена делится на активную зону и зону стабилизации, и горизонтальное усилие, создаваемое собственным весом скользящей грунтовой призмы ABC, формирует растягивающее усилие на каждый слой арматуры, которое предназначено для вытягивания арматуры из грунта, в то время как фрикционное сопротивление грунта в зоне стабилизации и полосы арматуры предотвращает вытягивание арматуры. Если сопротивление трения каждого слоя арматуры и грунта может противостоять соответствующему усилию грунта, то вся стена не будет иметь поверхности скольжения BC, и внутренняя стабильность укрепленного грунта будет гарантирована. Проще говоря, это основано на трении между грунтом и армированным материалом для поддержания стабильности склона и грунта. При этом лучше используются растягивающие свойства армирующего материала, а для увеличения трения также хорошо используется собственный вес грунта.
Принцип квазикогезии
Принцип квазивязкой когезии, также известный как теория композитного материала, то есть армированный грунт как анизотропный композитный материал, что после добавления геосинтетики в грунт, армированный композитный грунт тело внутреннего угла трения остается неизменным, и производит новую когезионную силу, известную как "квазивязкая когезия" или "как вязкая когезия". Таким образом, совместное действие армированного материала и дорожного полотна обеспечивается сдвигающей силой наполнителя, силой трения между грунтом и армированным материалом и растягивающей силой армированного материала, что делает армированный грунт более прочным и стабильным.
Вышеизложенная теория экспериментально подтверждена трехосными сравнительными испытаниями образцов армированного и неармированного грунта. Согласно теории Кулона и анализу критерия повреждения Мура, как показано на рисунке, при сравнении условий предельного равновесия песчаных грунтов до и после армирования, армированные песчаные грунты имеют дополнительный прирост прочности, вызванный C', чем неармированные песчаные грунты, что является "квазивязкой когезией" в теории прочности. Увеличение квазивязкости приводит к увеличению прочности композитного тела из грунта и армированного материала, что способствует стабильности композитного тела грунта.
Всестороннее сравнение двух принципов позволяет сделать вывод, что принцип фрикционного армирования и принцип квазивязкой когезии двух теорий заключаются в том, чтобы путем армирования образцов грунта увеличить силу бокового сопротивления, тем самым повышая прочность на сдвиг и прочность на сжатие грунта.
Геосинтетики в стабилизации грунта
Технология стабилизации грунта широко используется в инженерном деле, и типичные конструкции из армированного грунта включают в себя подпорные стены из армированного грунта, откосы из армированного грунта, фундаменты из армированного грунта, укрепление мягкого грунта, насыпи из армированного грунта, засыпку из армированного грунта за опорами мостов, опоры мостов из армированного грунта, свайные укрепленные насыпи на мягком основании, а также сваи из армированного бутового камня, откосы из волокнистого грунта, укрепленные слои основания, укрепленные дорожные полотна и так далее. Среди них наиболее распространенным применением и наиболее совершенными исследованиями в настоящее время являются подпорные стены из армированного грунта, откосы из армированного грунта и фундаменты из армированного грунта.
Усиленные подпорные стены
Подпорные стены из армированного грунта - одна из самых ранних и многочисленных форм инженерного применения армированных материалов. Благодаря хорошим механическим и деформационным характеристикам, удобству и эффективности строительства, а также внешнему виду, они широко используются в дорожном строительстве, при возведении откосов и насыпей.
Подпорная стена из армированного грунта - это своеобразная несущая конструкция, состоящая из фундамента стены, поверхности стены (плиты), геосинтетического материала и заполненного грунта за стеной. Форма компоновки показана на рис.
Его структура проста, и его легко построить, панель может быть залита на месте, или собрана из стальных листов или сборных железобетонных плит.
Армирование с сильными растягивающими свойствами состава материала, панель соединена с арматурой, усиленный диапазон заполнителем уплотнения заполнения, через заполнитель и армированные материалы, созданные между трением, чтобы изменить первоначальные механические свойства заполнения, так что заполнение несущей способности была значительно улучшена.
При расчете устойчивости подпорных стен из армированного грунта используется метод предельного равновесия. Расчет внешней устойчивости соответствует гравитационной подпорной стене, а давление грунта на заднюю часть стены рассчитывается в соответствии с теорией давления грунта Ранкина. Расчет внутренней устойчивости включает в себя расчет прочности армирующего материала и расчет устойчивости на выдергивание. Расположение армирующего материала должно соответствовать требованию прочности материала на растяжение, а длина - расчету сопротивления выдергиванию с учетом конструктивных требований.
Армированные земляные откосы
Армированные грунтовые откосы могут быть укреплены двумя способами, один из которых - укрепление естественных откосов, а другой - стабилизация и укрепление искусственных откосов, сформированных путем отсыпки грунта. В первом случае для закрепления геосинтетики в склоне обычно используются анкерные гвозди, что требует от армированного материала высокой прочности и модуля упругости. Во втором случае геосинтетики могут послойно укладываться в грунт по мере подъема наполнителя для достижения эффекта послойного армирования и послойного уплотнения, как правило, с использованием геотекстиля или георешеток. Форма крутого склона с армированным грунтом показана на рисунке выше.
Методом проектирования укрепленного грунтового откоса является метод предельного равновесия, который определяет размер и расположение укрепленного материала и конструкции откоса путем расчета внутренней устойчивости и внешней устойчивости.
Одноосная георешетка используется в проекте по защите и озеленению склонов
Армированный земляной фундамент
Практика армированного земляного фундамента заключается в выемке слабого слоя грунта в определенном диапазоне под фундаментом, а затем укладке геосинтетики, песка и гравия в качестве подстилающего слоя слой за слоем, чтобы служить в качестве удерживающего слоя фундамента. Преимущества армированного фундамента заключаются в повышении несущей способности фундамента, уменьшении осадки фундамента и контроле неравномерной осадки. Армирующим материалом для армированного фундамента обычно служит геотекстиль, георешетка, геоячейки или геобелт.
Преимущества армированного геосинтетическими материалами грунта
Технология армированного грунта - это технология укрепления грунтового тела, которая по сравнению с традиционной гравитационной опорной конструкцией имеет следующие характеристики:
1) простая технология, удобное строительство: нет необходимости в специализированной строительной технике, а армированный корпус послойно уплотняет засыпку, образуя гибкую структуру, нагрузка, вызванная деформацией фундамента, на сам армированный крутой склон оказывает незначительное влияние.
2) Местные материалы, экономия земли: наполнитель - песчаная почва, из широкого спектра источников, армирующие материалы также могут быть взяты поблизости, что снижает транспортные расходы, конструкция может быть установлена вертикально или на крутых склонах, чтобы уменьшить площадь проекта.
3) Короткий срок строительства, низкая стоимость, очевидные преимущества: по сравнению с традиционной гравитационной подпорной стеной, снижение стоимости обычно составляет 10%~50%.
4) Хорошая интегральность: благодаря соединительной способности армирующего материала, он может хорошо поддерживать распределение силы между телом почвы, и приспособляемость к деформации лучше.
5) Новая структура и красивое моделирование: после строительства проект может быть интегрирован с природой благодаря озеленению склонов.
Подведите итоги.
Обсуждая типы, механизмы, применение и преимущества геосинтетиков в армировании грунта. Я думаю, вы лучше понимаете, что использование геосинтетиков играет важную роль в укреплении грунта и улучшении его стабильности, принося значительную пользу гражданскому строительству.
QIVOC имеет многолетний опыт в производстве и разработке геосинтетиков. Компания QIVOC имеет многолетний опыт в производстве и разработке геосинтетических материалов для армирования грунта и стен. Если вам нужны геосинтетики для строительства армированного грунта или подпорных стен, пожалуйста, обращайтесь к нам. Мы предоставим профессиональную техническую поддержку и высококачественные геосинтетические материалы.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Как правильно выбрать геосинтетику? Каковы конкретные критерии выбора?
Выбор подходящего геосинтетика требует всестороннего учета конкретных потребностей проекта, условий окружающей среды, характеристик материала, простоты и экономичности строительства и других факторов.
1. Чего пытается достичь проект: непроницаемость, укрепление, дренаж, защита.
2. Условия окружающей среды: тип почвы, изменение климата, изменения в грунтовых водах и количестве осадков.
3. Свойства материала: сильные механические свойства, водопроницаемость, долговечность.
4. Удобство конструкции: легко устанавливать, хранить и транспортировать.
5. Экономичность: цена геосинтетики, последующая стоимость обслуживания.
Конкретные критерии выбора должны быть основаны на характеристиках геосинтетиков. Например, геотекстиль, используемый для дренажа и фильтрации, должен быть выбран как нетканый геотекстиль. В соответствии с требованиями контроля просачивания, выбирайте геомембрану толщиной 0,5-3,0 мм и так далее.
Затем обратитесь к ISO, ASTM и другим международным стандартам по испытаниям геосинтетиков и требованиям к их характеристикам, чтобы выбрать материалы, отвечающие требованиям проекта.
Как геосинтетики работают в экстремальных погодных условиях?
Геосинтетики хорошо работают в экстремальных климатических условиях, в том числе в следующих трех средах.
Высокотемпературная среда
В условиях высоких температур характеристики геосинтетиков практически не меняются, их теплопроводность, стабильность прочности и другие показатели меняются очень незначительно.
Влажная среда
Защитные свойства и водонепроницаемость геосинтетиков остаются практически неизменными во влажной среде.
Холодная среда
В холодной среде морозостойкость, пластичность и морозостойкость геосинтетиков остаются неизменными.
Каков срок службы этих материалов? Какое обслуживание или замена требуется?
Различные геосинтетики имеют разный срок службы. Например, срок службы геотекстиля составляет от 20 до 50 лет. Срок службы геомембран составляет 30-70 лет.
После завершения строительства геосинтетику необходимо регулярно осматривать, чистить, ремонтировать, укреплять и проводить другие работы. Поврежденные или стареющие геосинтетические материалы необходимо своевременно заменять или ремонтировать.
Как обеспечить хороший контакт и трение между геосинтетиками и грунтом во время строительства?
В процессе строительства необходимо обеспечить хороший контакт и трение между геосинтетикой и грунтом, главным образом, за счет следующих аспектов.
1. Территория строительства очищена и выровнена, а также должным образом уплотнена, особенно в случае рыхлого или мягкого грунта.
2. Геосинтетики укладываются секциями, чтобы не было складок и нависаний. Ширина нахлеста достаточно велика и фиксируется гвоздями, мешками с песком и другими тяжелыми предметами, чтобы предотвратить смещение материала.
3. Засыпьте грунт слой за слоем и выполните операцию уплотнения.
4. Организуйте профессиональный персонал для наблюдения за укладкой и креплением геосинтетиков в режиме реального времени в процессе строительства, чтобы вовремя обнаружить и устранить проблемы. А также проводить выборочные испытания в любое время.
Какова общая стоимость использования геосинтетиков? Какова экономия по сравнению с традиционными методами?
Общая стоимость использования геосинтетических материалов гораздо ниже, например, геомембраны. Поскольку геомембрана представляет собой рулонный материал, она обладает такими преимуществами, как легкость транспортировки, простота конструкции, короткий срок строительства и низкая стоимость. Поэтому по сравнению с традиционной железобетонной непроницаемой конструкцией тело может сэкономить от 30% до 50% бюджета затрат.
Каково воздействие геосинтетиков на окружающую среду?
Использование геосинтетиков оказывает положительное влияние на окружающую среду. Например, в экологических проектах, таких как строительство полигонов для захоронения отходовГеосинтетики могут играть роль в предотвращении коррозии и просачивания воды, защищая безопасность и здоровье окружающей среды.
Какие виды технической поддержки и обучения предоставляет QIVOC?
QIVOC предоставляет техническую поддержку, такую как инструкции по установке геосинтетиков, тестирование спецификаций, решение проблем и рекомендации по продукции. В ходе обучения основное внимание уделяется расщеплению и перекрытию геосинтетических материалов.
Дополнительная информация связаться с нами info@qivoc.com
Совместимы ли геосинтетики с другими строительными материалами (например, бетоном, сталью и т. д.)?
Геосинтетики совместимы с другими строительными материалами (например, бетоном, сталью и т. д.). Например, цемент может использоваться в качестве наполнителя в геоячейках.
