Geosyntetiska material är syntetiska produkter som används inom geoteknik och har blivit en integrerad del av förstärkt jord och stabilisering. Dessa material förbättrar markens mekaniska egenskaper, vilket gör dem lämpliga för ett brett spektrum av tillämpningar inom bygg- och anläggningsteknik.
I den här artikeln kommer QIVOC att diskutera typer, mekanismer, tillämpningar och fördelar med geosynteter vid markstabilisering.
Vad är geosyntetiska material
Geosynteter är olika typer av produkter tillverkade av syntetiska polymerer, såsom plast, fibrer, gummi etc., som vanligtvis placeras inuti jordkroppen, på jordkroppens yta eller mellan jordkroppens lager för att spela rollen som förstärkning eller skydd av jordkroppen. För närvarande har tillämpningen av geosyntetik trängt igenom nästan alla områden inom vattenvårdsteknik och civilingenjör, särskilt inom geoteknik används extremt mycket.
Geosynteter kan användas i alla aspekter av det faktiska projektet och kan i allmänhet delas in i sju aspekter av rollen, respektive för filtreringsfunktionen, dränering, isolering, förstärkning, läckagekontroll, skydd och belastningsminskning.
Bland dem är armeringens roll främst i jorden blandad eller läggning av lämpliga armeringsmaterial, mestadels geogrid, bildandet av förstärkt jord, för att förbättra och förbättra jordens styrka, stabilitet och deformation av prestanda. Typiska förstärkta jordstrukturer inkluderar förstärkta stödmurar, förstärkta jordsluttningar, förstärkta jordfundament, förstärkta jordvallar, förstärkta jordbrostöd och så vidare.
Utvecklingen av geosynteter är nära kopplad till utvecklingen av syntetiska material som syntetiska hartser (plast), syntetiska fibrer, syntetiska gummin och så vidare. Innan utvecklingen av konstgjorda polymerer, även om det har funnits naturliga hartser och plastprodukter, på grund av deras lilla produktion och höga kostnader, så är tillämpningsområdet smalt. Med utvecklingen av konstgjorda polymerer blir syntetiska plaster, syntetiska fibrer och syntetiska gummikostnader lägre och lägre och enkla att producera, med stark tillämplighet, så det kommer snart att användas i stor utsträckning inom teknik.
Olika typer av geosynteter
Geosynteter omfattar en mängd olika produkter som var och en spelar en specifik roll vid jordförstärkning och stabilisering:
Geotextilier:
Vävd geotextil
Funktioner:
Struktur: tillverkad av syntetiska fibrer (t.ex. polypropylen eller polyester) genom vävningsprocessen, vanligtvis med en regelbunden rutnätsstruktur.
Hög hållfasthet: På grund av den tätt vävda strukturen har vävda geotextilier hög drag- och rivhållfasthet.
Låg töjning: vävda geotextilier har låg töjning och låg deformation för att bättre upprätthålla strukturell stabilitet.
Hållbarhet: god beständighet mot kemikalier, UV-strålar och mikroorganismer, lång livslängd.
Applikationer:
Förstärkning: för förstärkning av markkonstruktioner, t.ex. för branta sluttningar, vallar och vägfundament.
Separering: Förhindrar blandning av jordar eller material med olika partikelstorlekar, används ofta för att separera grundläggningslager för vägar och järnvägar.
Filtrering: används för att filtrera partiklar från marken och låta vattnet rinna igenom, används ofta i dräneringssystem och underjordiska arbeten.
Icke-vävd geotextil
Funktioner:
Struktur: tillverkad av syntetfibrer genom icke-vävda processer som termisk bindning, nålning eller kemisk bindning, vanligtvis med en slumpmässig fiberstruktur.
God vattengenomsläpplighet: icke-vävd geotextil har hög porositet, god vattengenomsläpplighet och effektiv dränering.
God flexibilitet: bättre flexibilitet, kan bättre anpassa sig till ojämn bebyggelse och terrängförändringar.
Lägre kostnad: produktionsprocessen är relativt enkel, lägre kostnad och lämplig för användning i stora områden.
Applikationer:
Filtrering: för filtrering och dränering, t.ex. i deponier, tunnlar och underjordiska dräneringssystem.
Skydd: för att förhindra jorderosion, t.ex. skydd av flodbankar, kustskydd och skydd av reservoarsluttningar.
Segregering: Används för att separera olika typer av jord och material och förhindra att de blandas, t.ex. vid grundläggningsarbeten för vägar och järnvägar.
Dränering: används i dräneringssystem som en del av dräneringsskiktet för att förbättra dräneringseffektiviteten.
Geogrid:
Geonät tillverkas vanligtvis av polymerer (t.ex. polypropen, polyester eller polyeten) genom speciella vävnings-, svetsnings- eller gjutningsprocesser i en nätstruktur. På grund av sin höga hållfasthet, låga töjning och goda hållbarhet i jordbasförstärkning och stödmursteknik i tillämpningen av den officiella i stor utsträckning.
Geogrid i jordförstärkning och stabilisering av huvudnätstrukturen, såsom enaxligt galler för vanliga rektangulära eller kvadratiska hål och tvåaxligt galler för kvadratiska hål.
Dess huvudsakliga användningsområden vid förstärkning av jordfundament och förstärkta stödmurar är följande
Stabilisering av förstärkning av jordfundament:
Förbättra grundens bärförmåga, minska grundens sättning och förbättra grundens stabilitet. Att lägga geonät på mjuk jordfundament kan sprida belastningen och förhindra sidoförskjutning av grundjord. Exempel är grundförstärkning för vägar, flygplatsbanor och järnvägsbäddar.
Förstärkta stödmurar:
Förbättrar fyllnadens stabilitet, förhindrar att fyllningen glider eller deformeras och minskar jordtrycket. Genom att lägga geonät i fyllningsskiktet, genom friktionen mellan geonätet och fyllningsjorden, bildas en förstärkt markstruktur, vilket avsevärt förbättrar stödmurens halkstabilitet. Till exempel stödmurar för motorvägar och järnvägar och förstärkning av höga sluttningar.
Geonets:
Geonets används främst i dräneringssystem för att snabbt avlägsna vatten från jorden och förhindra övermättnad av jorden, vilket förbättrar markkroppens stabilitet och bärförmåga. Och ger också mekanisk förstärkning för att förbättra skjuvhållfastheten och den totala stabiliteten i jordkroppen. Till exempel vägbäddar, tunnel, invallning och deponidränering, släntskydd, förstärkning av stödmurar och förstärkning av mjuk jordbotten.
Geomembran:
Geomembran används främst inom områden som vattentätning och skydd.
Vattentätning: Geomembran läggs i botten, på insidan och utsidan av deponier, reservoarer och dammar, kanaler och tunnlar för att ge ett begränsat skydd mot läckage av lakvatten till den omgivande marken och grundvattensystemet.
Skydd: Geomembran som läggs på botten av industriella avfallshanteringsplatser och gruvavfallsdammar, vid basen av oljetankar, kemiska lagringstankar och andra flytande lagringsanläggningar kan effektivt förhindra att skadliga ämnen sipprar ner i grundvattnet, isolera föroreningar och skydda miljön.
Geosyntetisk lera (GCL):
Geosyntetic Clay Liner (GCL) är ett kompositmaterial tillverkat av en kombination av naturlig natriumbentonit och geosynteter, som ofta används i miljöskyddsprojekt. Det har utmärkta ogenomtränglighetsegenskaper, kan effektivt skydda grundvattenresurser, förhindra spridning av föroreningar och säkerställa säkerheten för lagringsanläggningar. Vanligtvis används i deponier, lagring av anrikningssand, avloppsreningsverk och andra tillfällen.
Geocell:
En geocell är ett tredimensionellt bikakeformat geosyntetiskt material som vanligtvis är tillverkat av polyeten med hög densitet (HDPE) eller andra polymera material. Geoceller bildar en bikakestruktur genom att expandera, och varje cell kan fyllas med jord, sand, grus, betong och andra material, som används vid markstabilisering, släntskydd, grundförstärkning, stödmursförstärkning, vägbäddsförstärkning och andra projekt.
Princip för jordstabilisering med geosynteter
Geosynteter i tekniska tillämpningar är huvudsakligen sju, respektive, över rollen som filtrering, dränering, isolering, förstärkning, läckagekontroll, skydd och lastavlastning, varav rollen som förstärkning används mer allmänt.
Armerad markteknik är en markstabiliseringsmetod för att förbättra prestandan hos hela det geotekniska systemet genom att lägga armerade material i marken.
Sandjord i verkan av egenvikt eller extern belastning är benägen att allvarlig deformation eller kollaps, men om jorden längs belastningsriktningen begravd i ett flexibelt geosyntetiskt material, på grund av friktionen mellan jorden och det förstärkande materialet, kommer att göra den förstärkta jorden som om den hade en viss grad av sammanhållning, vilket förbättrar jordens mekaniska egenskaper, vilket är mekanismen för den förstärkta jordens roll.
Det finns många teorier om förstärkningsmekanismen, såsom friktionsförstärkningsprincipen (ankarteorin), kvasi-adhesionsprincipen, homogena och andra material, elastisk-plastisk laminärteori, elastisk filmteori, passiv motståndsteori, liksom övervägandet av den laterala spänningsringen och ankarringsteorin om ringankarnas roll och så vidare. För närvarande använder vi vanligtvis friktionsförstärkningsprincipen och den kvasi-viskösa sammanhållningsprincipen för tolkning.
Friktion Förstärkningsprincip:
Den förstärkta jorden betraktas som ett förankringssystem, den förankrade jordkroppen och geosyntetiken är nära bitna, när den glidande jordkroppen glider ner eller har en tendens att glida ner, kommer friktion att genereras mellan jordkroppen och det förstärkta materialet, vilket begränsar jordens laterala deformation, vilket motsvarar sidan av jordkroppen på bindningskraften, förbättrar jordkroppens bärförmåga och för att uppnå syftet med förstärkning. Så länge det förstärkta materialet har tillräcklig styrka och genererar tillräcklig friktionskraft med jorden, kan den förstärkta jordkroppen förbli stabil.
Principen för friktionsförstärkning av armerad jordteknik som tillämpas i stödmurar visas i fig. Enligt Rankins teori, längs den aktiva brottytan BC, är väggen uppdelad i den aktiva zonen och stabiliseringszonen, och den horisontella dragkraften som genereras av självvikten hos det glidande jordprismat ABC bildar en dragkraft på varje armeringsskikt, som är avsedd att dra armeringen ur jorden, medan jordens friktionsmotstånd i stabiliseringszonen och armeringsbandet förhindrar att armeringen dras ut. Om friktionsmotståndet för varje lager av förstärkning och jord kan motstå motsvarande jordtryck, kommer hela väggen inte att ha BC-glidyta, och den inre stabiliteten hos den förstärkta jorden kommer att garanteras. Enkelt uttryckt är det baserat på friktionen mellan jorden och det förstärkta materialet för att upprätthålla stabiliteten i sluttningen och jorden. Dragegenskaperna hos det förstärkande materialet utnyttjas bättre, och jordkroppens egenvikt utnyttjas också väl för att öka friktionen.
Principen om kvasi-sammanhållning
Kvasi-viskös sammanhållningsprincip, även känd som kompositmaterialteori, det vill säga den förstärkta jorden som ett anisotropiskt kompositmaterial, att efter tillsats av geosynteter till jorden förblir den förstärkta kompositjordkroppen i den inre friktionsvinkeln oförändrad och producerar en ny sammanhållande kraft, känd som "kvasi-viskös sammanhållning" eller "som viskös sammanhållning". Därför tillhandahålls den gemensamma åtgärden mellan det förstärkta materialet och vägbäddens fyllning av fyllningens skjuvkraft, friktionskraften mellan jorden och det förstärkta materialet och det förstärkta materialets dragkraft, vilket gör den förstärkta jorden starkare och stabilare.
Ovanstående teori verifieras experimentellt genom triaxiella jämförelsetester av förstärkta och oförstärkta jordprover. Enligt Coulomb-teorin och Moores skadekriterieanalys, som visas i figuren, som jämför de begränsande jämviktsförhållandena för sandjord före och efter förstärkning, har de förstärkta sandjordarna en ytterligare styrkaökning orsakad av C' än de oförstärkta sandjordarna, vilket är "kvasiviskös sammanhållning" i styrkteorin. Ökningen av kvasikohesion är en ökning av jordens och det förstärkta materialets sammansatta styrka, vilket bidrar till stabiliteten hos den sammansatta jordkroppen.
Omfattande jämförelse av de två principerna kan man konstatera att principen om friktionsförstärkning och kvasiviskös sammanhållningsprincip för de två teorierna är genom förstärkning av jordprover för att öka den laterala tvångskraften och därigenom förbättra jordens skjuvhållfasthet och tryckhållfasthet.
Geosyntetiska material för markstabilisering
Markstabiliseringsteknik används ofta i faktisk teknik, och typiska förstärkta markstrukturer inkluderar förstärkta jordstödsmurar, förstärkta jordsluttningar, förstärkta jordfundament, mjuk markförstärkning, förstärkta jordvallar, förstärkt jordfyllning bakom brostöd, förstärkta jordbrostöd, pålbärande förstärkta vallar på mjuka fundament, samt förstärkta jordskräphögar, fibrösa jordsluttningar, förstärkta baslager, förstärkta vägbäddar och så vidare. Bland dem är den vanligaste tillämpningen och den mest perfekta forskningen för närvarande förstärkta jordstödmurar, förstärkta jordsluttningar och förstärkta jordfundament.
Förstärkta stödmurar
Armerade jordstödmurar är en av de tidigaste och mest talrika formerna av teknisk tillämpning av armerade material. Det används ofta inom vägteknik, flygplatsens höga lutning och invallningsteknik beroende på dess goda mekaniska och deformationsegenskaper, bekväm och effektiv konstruktion och yttre utseende.
En stödmur av armerad jord är en slags stödkonstruktion som består av murfundament, muryta (platta), geosyntetiskt material och fylld jord bakom muren. Layoutformuläret visas i fig.
Dess struktur är enkel och lätt att konstruera, panelen kan hällas på plats eller monteras från stålplåt eller prefabricerad armerad betongplatta.
Förstärkning med starka dragegenskaper hos materialkompositionen, panelen är ansluten till förstärkningen, förstärkt område av fyllnadskomprimeringen, genom fyllnadsmaterialet och förstärkta material som genereras mellan friktionen för att ändra de ursprungliga mekaniska egenskaperna hos fyllningen, så att fyllnadens bärförmåga har förbättrats avsevärt.
Stabilitetsberäkningen av förstärkta jordhållningsväggar antar metoden för gränsjämvikt. Den externa stabilitetsberäkningen överensstämmer med gravitationens stödmur, och jordtrycket på baksidan av väggen beräknas enligt teorin om Rankins jordtryck. Den interna stabilitetsberäkningen inkluderar styrkan hos förstärkningsmaterial och beräkningen av motstånd mot utdragsstabilitet. Arrangemanget av armeringsmaterial bör uppfylla kravet på materialets draghållfasthet och längden bör uppfylla beräkningen av utdragsmotstånd, med tanke på de strukturella kraven.
Förstärkta jordslänter
Förstärkta jordslänter kan förstärkas på två sätt: dels genom förstärkning av naturliga slänter, dels genom stabilisering och förstärkning av konstgjorda slänter som bildats genom jordfyllning. I det förstnämnda fallet används i allmänhet ankarspikar för att förankra geosynteterna i slänten för förstärkning, vilket kräver att det förstärkta materialet har hög hållfasthet och modul. I det senare fallet kan geosynteterna fyllas i jorden i lager när fyllningen stiger, för att uppnå effekten av skiktad förstärkning och skiktad komprimering, i allmänhet med hjälp av geotextilier eller geonät. Formen av förstärkt jord brant sluttning visas i figuren ovan.
Konstruktionsmetoden för armerad jordslänt är gränsjämviktsmetoden, som bestämmer storleken och arrangemanget av armerat material och släntstruktur genom att beräkna intern stabilitet och extern stabilitet.
Enaxligt geonät används i projekt för skydd av sluttningar och grönska Case
Förstärkt jordfundament
Utövandet av förstärkt jordfundament är att gräva ut det svaga jordskiktet inom ett visst intervall under fundamentet och sedan lägga geosynteter och sand och grus som sängkläder lager för lager för att fungera som fundamentets hållskikt. Förstärkt fundament har fördelarna med att förbättra fundamentets bärförmåga, minska fundamentets sättning och kontrollera ojämn sättning. Armeringsmaterialet för förstärkt fundament är i allmänhet geotextil, geogrid, geocell eller geobelt.
Fördelar med geosyntetiskt armerad jord
Förstärkt jordteknik är i grunden en teknik för att förbättra jordkroppen, jämfört med den traditionella stödstrukturen av tyngdkraftstyp, har följande egenskaper:
1) enkel teknik, bekväm konstruktion: inget behov av specialiserad byggutrustning, och förstärkt kropp lager-för-lager återfyllningskomprimering för att bilda en flexibel struktur, belastning orsakad av grunddeformation på de förstärkta branta sluttningarna i sig har liten inverkan.
2) Lokala material, markbesparing: fyllmedlet är allmän sandjord, från ett brett spektrum av källor, förstärkande material kan också tas i närheten, vilket minskar transportkostnaderna, strukturen kan ställas upp upprätt eller i branta sluttningar för att minska projektområdet.
3) Kort byggperiod, låg kostnad, uppenbara fördelar: jämfört med den traditionella gravitationshållningsväggen är kostnadsminskningen i allmänhet 10% ~ 50%.
4) Bra integritet: genom armeringsmaterialets anslutningsprestanda kan det väl hålla kraftfördelningen mellan jordkroppen och anpassningsförmågan till deformationen är bättre.
5) Ny struktur och vacker modellering: efter byggandet kan projektet integreras med naturen genom grönare sluttningar.
Sammanfatta.
Genom att diskutera typer, mekanismer, tillämpningar och fördelar med geosynteter i jordförstärkning. Jag tror att du bättre förstår att användningen av geosynteter spelar en viktig roll för att förstärka marken och förbättra markens stabilitetsegenskaper, vilket ger betydande fördelar för civilingenjörskonsten.
QIVOC har många års erfarenhet av att producera och utveckla geosynteter. QIVOC har många års erfarenhet av produktion och utveckling av geosynteter för jordförstärkning och väggtillämpningar. Om du behöver geosynteter för att bygga förstärkt jord eller stödmurar, är du välkommen att kontakta oss. Vi kommer att tillhandahålla professionell teknisk support och geosynteter av hög kvalitet.
VANLIGA FRÅGOR
Hur väljer man rätt geosynteter? Vilka är de specifika urvalskriterierna?
Valet av lämpliga geosynteter kräver omfattande överväganden av projektets specifika behov, miljöförhållanden, materialprestanda, enkel konstruktion och ekonomi samt andra faktorer.
1. Vad projektet syftar till: ogenomtränglighet, förstärkning, dränering, skydd.
2. Miljöförhållanden: jordtyp, klimatförändringar, förändringar i grundvatten och nederbörd.
3. Materialegenskaper: starka mekaniska egenskaper, vattengenomsläpplighet, hållbarhet.
4. Bekväm konstruktion: lätt att installera, förvara och transportera.
5. Ekonomi: pris på geosynteter, senare underhållskostnad.
Specifika urvalskriterier bör baseras på geosynteternas egenskaper. Till exempel bör geotextil som används för dränering och filtrering väljas som icke-vävd geotextil. Enligt kraven på läckagekontroll, välj 0,5 mm-3,0 mm tjocklek på geomembran och så vidare.
Hänvisa sedan till ISO, ASTM och andra internationella standarder för geosyntettestning och prestandakrav för att välja de material som uppfyller kraven i projektet.
Hur fungerar geosyntetiska material under extrema väderförhållanden?
Geosynteter fungerar bra under extrema klimatförhållanden, bland annat i följande tre miljöer.
Miljö med hög temperatur
Under en högtemperaturmiljö förändras inte geosyntetikens prestanda i princip, dess värmeledningsförmåga, hållfasthetsstabilitet och andra prestandaindikatorer förändras mycket lite.
Fuktig miljö
Geosynteternas skyddande egenskaper och vattenbeständighet förblir i princip oförändrade i fuktiga miljöer.
Kall miljö
I kalla miljöer förblir geosynteternas köldbeständighet, plasticitet och motståndskraft mot frysning och upptining oförändrade.
Vad är livslängden för dessa material? Vilken typ av underhåll eller utbyte krävs?
Olika geosynteter har olika livslängd. Exempelvis har geotextiler en livslängd på mellan 20 och 50 år. Geomembran har en livslängd på 30-70 år.
Efter avslutad konstruktion måste geosynteter regelbundet inspekteras, rengöras, repareras, förstärkas och annat underhåll. För skadade eller åldrande geosynteter bör de bytas ut eller repareras i tid.
Hur säkerställer man god kontakt och friktion mellan geosynteter och jord under byggtiden?
Under byggprocessen ska du säkerställa god kontakt och friktion mellan geosynteterna och marken, främst genom följande aspekter.
1. Byggområdet rengörs och jämnas ut, och byggområdet komprimeras ordentligt, särskilt när det gäller lös eller mjuk jord.
2. Geosynteter läggs i sektioner för att säkerställa att det inte finns några rynkor eller överhängande problem. Överlappsbredden är tillräckligt stor och fixeras med spikar, sandsäckar och andra tunga föremål för att förhindra att materialet rör sig.
3. Återfyll jorden lager för lager och utför packning.
4. Ordna professionell personal för att övervaka läggning och fixering av geosyntetik i realtid under byggprocessen, för att hitta och korrigera problemen i tid. Och utföra provtagningstester när som helst.
Vad är den totala kostnaden för att använda geosynteter? Vilka är besparingarna jämfört med traditionella metoder?
Den totala kostnaden för att använda geosynteter är mycket lägre, ta geomembran till exempel. Eftersom geomembranet är ett rullat material har det fördelarna med enkel transport, enkel konstruktion, kort byggperiod och låg kostnad. Därför, jämfört med den traditionella armerade betong ogenomtränglig struktur kroppen kan spara 30% till 50% av kostnadsbudgeten.
Vilken är miljöpåverkan från geosynteter?
Användningen av geosynteter har en positiv effekt på miljön. Ett exempel på detta är i miljöprojekt som t.ex. deponierkan geosynteter spela en roll när det gäller att förhindra korrosion och läckage, vilket skyddar den omgivande miljöns säkerhet och hälsa.
Vilka typer av teknisk support och utbildning tillhandahåller QIVOC?
QIVOC tillhandahåller teknisk support såsom installationsinstruktioner för geosynteter, specifikationstestning, lösningar på behov och produktrekommendationer. Utbildningen fokuserar på delning och överlappning av geosynteter.
För mer information om Kontakta oss info@qivoc.com
Är geosynteter kompatibla med andra byggmaterial (t.ex. betong, stål etc.)?
Geosynteter är kompatibla med andra byggmaterial (t.ex. betong, stål etc.). Exempelvis kan cement användas som fyllnadsmaterial i geoceller.
För fler vanliga frågor om QIVOC-produkter, företag, frakt, betalning etc., vänligen klicka här.
