土工合成材料在交通和水利工程中的應用

 土工合成材料在交通工程中的應用

  1.改善道路

  有許多方法將合成材料用于道路的斷面上,其目的是使道路具有更好的性能和更長的使用期,或兩者兼有。將土工織物和土工格柵用于道路的不同部位時,土工合成材料的功能為:
  土工織物用于路堤和路基的隔離和加筋;
  土工格柵用于路堤和路基的加筋;
  土工格柵用于路堤內部的側向加筋。
  該方面的新進展是在路基施工過程中加入連續纖維。類似的,微網格也可以用于路面的鋪設中。已有人進行過這方面的室內和現場試驗。迄今,大的成功是將分散的纖維(典型的有聚丙烯)應用于碎石路基中。
  將來的發展是用土工合成材料處理路基中的孔洞。該方法先在孔洞中設置燈芯排水,在燈芯排水上鋪設針刺無紡布,然后用纖維加筋土回填。該方法很有前途,有待現場試驗。

  2,無溝槽管道維修

  城市的基礎設施在不斷地老化,建筑材料也有數百年的歷史。采用無溝槽技術維修是正在興起的行業,而且都采用了聚合材料。
  由于現行的方法都減小原有管網的尺寸,現在的進展是用高壓的探頭擠壞原有的管道,以擴大直徑。然后,迅速插入新管道并襯砌。這樣,原管道的能力不降低。有些情況下,還擴大了管道的直徑。
  現行的無溝槽管道維修面臨的困難是不能形成側向接觸,形成了側向自由滲漏點。將來,這一困難可能采用開切系統內遙控裝置來解決,它不但能穿過新管道,還能通過跟隨的機器人實現完善的側向接觸。

  3.水土保持系統

  水土流失影響土地和農田的使用,也是水污染的原因之一。為了控制、減輕和避免土的流失,許多與土工合成材料有關的水土流失控制方法被采用。
  水土流失控制材料的現在進展是用長釘(長達3米)加固松軟土坡。
  將來可能的發展是用高強土工合成材料網格(高強土工織物或土工格柵)防止雪崩。問題的關鍵是估計網格和錨固材料的受力、位置和布置,以及在非常氣候環境下的超載感應。
土工合成材料的應用

  土工合成材料在水利工程方面的應用

  1.渠道襯砌

  美國墾務局從20世紀50年代開始試驗用土工膜進行渠道防滲襯砌。他們取得了較大的進展,幾乎在所有的渠道上都采用土工膜襯砌。許多國家也采用該方法。然而,土工膜總是由土(在人口少的地區)或混凝土(在城鎮地區)覆蓋,用溝槽或夾條將土工膜和渠道非淹沒區連接、錨固。
  現在的進展是在有流體通過的同時進行襯砌,在試驗段上迅速鋪設土工膜、土工織物和早強混凝土。該混凝土能很快獲得初始強度而穩定,然后結硬。該法特別適用于水流無法改道或有害液體流過的渠道。
  將來的發展是能在無覆蓋的條件下使用較強的土工膜。美國墾務局在20個不同的試驗段對較厚的、有組織結構的土工膜進行了試驗。然而,該試驗需歷時10年以上,對這種方法的優點、造價估計將是為關注的。

  2.土工織物管用于防止水土流失

  土工織物管是用高強纖維制成,是在為海岸和內地水土流失提供防護方面發展的一項技術。現在已經有采用直徑達3米的有紡或編織的土工織物管,在長度上沒有限制,只是充填和處理上的困難需要考慮。充填方法是通過泵將水砂混合體壓人土工織物管。由于內壁阻力,一般每10米設置一個進口。常常采用一個小直徑的土工織物管,在大土工織物管的上游側將其錨固。一般情況下,需要用土覆蓋,以防紫外線照射或人為破壞。
  現在的進展是正在尋求一種能暴露20天左右的高強纖維。這可能需要一種組合纖維,它應能隨現場的不利環境,因為在現場有粗角礫和貝殼類的填料。
  將來的發展是開發一種內壁阻力較小的管材,使水砂混合體能被輸送的更遠。但僅僅降低內壁阻力是不夠的,因其可能阻礙纖維的排水,使水砂混合體中的水無法通過土工織物排出。因而,理想的內壁是低摩擦、多孔隙。這需要織物工程師和廠家進行發明。考慮到排水,纖維的孔隙率也是關鍵的一面,它也是將來發展的一個課題。

  3.棄置土的土工織物容器

  土工織物容器相當于長度有限的土工管(比如,長度小于15米),用來包裹、運輸或存貯河道、港口和三角洲的沉積物。將高強土工織物鋪在底部拋放的駁船上,充填棄置土后,用土工織物將棄置土包裹并縫織土工織物。運達拋放地點后,將駁船底部打開,整個土工織物容器和充填棄置土一起沉入水底。這種方法很快被河道和港口當局接收。
  可以想象,新的進展是將這些充滿棄置土的土工織物容器堆積起來,在其上游一側發展另外的存貯區域。甚至可以想象把堆積后的容器集中封閉起來,尤其是對有害的棄置土。封閉物可以采用土工織物排。實質上,在地面正是這樣處理的,在水下也完全可以這樣做。
  這項技術的將來發展是建立一個水下結構或水下活動場所。然而,上部結構需要進一步研究。

  4.水產養殖區域襯砌

  土工膜作為池塘的襯砌,以便養殖貝類及其它水產品,已經司空見慣,現在正在不斷地發展。
  現在的進展是用于這種目的的土工膜有一堅固的保護面,以防止使用和維修過程中的損壞。因而,土工膜應選擇較厚的(比如,厚于2.5毫米)編織的土工膜。  這項技術將來的發展是開發土工膜新品種,添加劑可以包括營養、防污染和防氧化等目的。

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