土工模袋是由上下两层土工织物制成的大面积连续袋状材料，袋内充填混凝土或水泥砂浆，凝固后形成整体混凝土板， 可用作护坡。这种袋体代替了混凝土的浇注模板，故而得名。模袋上下两层之间用一定长度的尼龙绳来保持其间隔，可以控制填充时的厚度。浇注在现场用高压泵进 行。混凝土或砂浆注入模袋后，多余水量可从织物孔隙中排走，故而降低了水分，加快了凝固速度，使强度增高。

按加工工艺的不同，可将模袋分为两类，即机织模袋和简易模袋。前者是由工厂生产的定型产品，而后者是用手工缝制而成。@

机织模袋按其有无排水点和充填后成型的形状分成许多种。我国现行的机织模袋有下列五种，其形状、规格与用途见模袋的种类及其主要用途 名称 厚度（cm）充填材料

PF95N FP100N

有过滤点（FPFP150N型）150FP 200FP 250FP NF50薄型 无过滤点（NF型）NF100 100UAD 150UAD CX150厚型 无过滤点（CX型）CX200 CX300 CX500 CX700铰链型 （RB型） 框架型 （NB型）RB100 RB150 NB36 NB226.5 10 15 10 14 16.5 5 10 10 15 15 20 30 50 70 10 15 空隙30cm×60cm空隙22cm×22cm粗粒料直径10～15mm以 防止侵蚀护岸工程建筑码

头工程（专用渔船、快艇等）下的混凝土 粗粒料直径25mm 以下的混凝土软弱地坡面的保护工程保护河川、河床、河岸工程 坡面绿化工程高尔夫球场、住宅地面保护工程@

砂浆农业用水库高尔夫球场人工池塘砂浆主要用途

临时堤防工程或其他临时性工程保护桥台坡面工程修理坡面的毁坏农业用运河（三面铺填工程）砂浆砂浆有过滤点模袋(FP)

过滤点将上下两片织物连在一起，滤点处不让泵液进入，它可供排除土坡渗水，

消除孔隙水压力。这类模袋充填砂浆。 2．薄型无过滤点模袋(NF)

这类模袋只有接缝排水，充填料用砂浆，适用于无水位骤降和无防渗要求的护坡。厚型无过滤点模袋(CX)充填细砂混凝土，厚度大，用于重型防护工程，如海湾、码头护岸。铰链型模袋(RB)这类模袋充填砂浆凝固后，形成许多独立而又以尼龙绳相联的块体，块与块间能自由转动，排水通畅，适用于有较大不均匀沉降和地形变化大的坡面或地基防冲。@

框架型模袋(NB)

这类模袋充填砂浆后形成方形或长方形格子，格中可种植花草，既可护坡，又美化环境。

此外，近年来美国HYDROTEX 公司还生产一种称为AB 型的模袋，其中插有钢筋，为铰链式，强度高，适用于海岸防护。

土工格室(geocell)

土工格室是由强化的高密度聚 乙烯宽带，每隔一定间距以***焊接而形成的网状格室结构。典型的条带厚1.2mm、宽100mm，每隔300mm 进行焊接。闭合和张开时的形状如图1- 11。格室张开后，可填以土料，由于格室对土的侧向位移的限制，可大大提高土体的刚度和强度。它可用于处理软弱地基，增大其承载力，沙漠地带可用于固沙， 还可用于护坡等。

土工格室

（a）规格；（b）铺设后

 土工管(geotex tube)、土工包(geocontainer)

土工管、土工包是用经防老化处理的高强土工织物制成的大型管袋及包裹体，可有效地护岸和用于崩岸抢险，或利用其堆筑堤防，解决疏浚弃土的放置难题。 土工包是将大面积高强度的土工织物摊铺在可开底的空驳船内，充填200～3800m 料物，将织物包裹闭合，运到一定部位，沉至预定位置。在国外，该技术大量用于环保。@

聚苯乙烯板块(EPS)

聚苯乙烯板块称泡沫塑料，是由聚苯乙烯聚合物为原料，加入发泡剂制成的。它的主要特点是质量极轻、导热系数低、吸水率小，但也有一定抗压强度。其单位体积质量仅20.4～40.8kg/m3，为砂和混凝土的1/50～1/100，属超轻型材料；导热系数为λp＝0.03～0.038kcal／mH·℃，吸水率仅为O.15～0.20g/100cm3。由于其质轻，可用它代替土料，填筑桥端的引堤，解决桥头跳车问题。其导热系数低，故在寒冷地带，可用该材料板块防止结构物冻害，例如在挡墙背面或闸底板下，放置泡沫塑料以防止冻胀等。

 土工合成材料粘土垫层(Geosynthetic Clay Liner简称GCL)

土工合成材料粘土垫层是由两层或多层土工织物(或土工膜)中间夹一层膨润土粉末(或其他低渗透性材料)以针刺(缝 合或粘接)而成的一种复合材料。它与压实粘土垫层相比，具有体积小、质量轻、具柔性、密封性良好、抗剪强度较高、施工简便、适应不均匀沉降等优点，可以代 替一般的粘土密封层，用于水利或土木工程中的防渗或密封设计。国外大量用于废料坑的底部防渗衬砌和顶部封盖。产品的具体规格和用途可参见第六章第三节。土工合成材料的耐久性和防护保养@

影响耐久性的主要因素

土工合成材料的原材料是高分子聚合物。这种物质是链节结构，它对氧化(老化)十分敏感，容易发生降解反应和交换反应，导致材料破坏。为此，土工合成材料的使用寿命自然引起工程人员的高度关注。

氧化包括热和温度引起的热氧化，以及阳光中紫外线产生的光氧化。其中光氧化的破坏作用很强，因为紫外线具有很大能量，能切断聚合物的分子链，或引发光氧化反应。此外，影响材料耐久性的还有化学与生物侵蚀、干湿作用、冻融变化和机械磨损等，但以日照紫外线的影响最重要。

各种原材料抗紫外线的能力以聚丙烯和聚酰胺最差，聚酯，聚乙烯、聚氯乙烯介乎其间，颜色浅的比深的差。由于老化是从表层逐渐向内部发展，故产品厚的较薄的耐老化。

延缓老化的措施。@

老化是高分子材料的固有特性之 一，不能完全消除，但如果采取有效措施，可以大大延缓。延缓老化的措施可以从两方面着手：一方面是在原材料中加人防老化剂，抑制光、氧、热等外界因素对材 料的作用，如掺适量的抗氧剂、光稳定剂和深色碳黑等。

有的单位在聚丙烯中加入防老化剂，经4年日光直接爆晒，强度仅损失25％，如果不加防老化剂，直接在 日光下照射2～3月，强度即损失殆尽。另一方面是在工程中采取防护措施，如尽量缩短材料在日光中的暴露时间，用岩土(要求在30cm 厚以上)或深水覆盖 等。

老化破坏程度常以材料的某物理力学量的变化率来反映，例如材料抗拉强度的损失或延伸率的变化等。

部分现场观测成果

以下是一些实际工程中土工合成材料经长期工作后的检测结果。

1958年，美国佛罗里达州海岸护坡首先用PVC 织造型土工织物作垫层，27年后取样试验，其性能仍十分良好。

1965年，中国水利水电科学研究院在北京东北旺农场用PVC 土工膜(厚0.12～0.15mm)铺在渠道上作防渗试验，埋在土下30～40cm，运行20年后仍保持良好防渗性。@

1970年，法国法拉克罗斯土坝用涤纶(聚酯)非织造土工织物作护坡垫层，运行6年后取样测定，抗拉强度仅减小8％。法国许多工程采用这种织物，运行12年后，绝大部分强度损失不到30％。

1981年，葛洲坝水 力发电工程二江泄水闸基础按长江委长科院的研究成果采用改性聚丙烯塑料管、聚氨脂泡沫塑料、涤纶织造土工织物的组合体作为基岩排水孔的过滤体。运行15年 后抽样检测，发现织物在pH 值为9.02～10.58的水下工作，其经向强度仅下降4％～8.5％，纬向强度下降7.5％～22.5％。

西德汉诺威大学的试验表明，在有防护条件下，运行15年，涤纶织物强度损失不到5％，丙纶织物强度损失不到10％。而且老化速度随时间明显减缓。 鉴于土工合成材料在工程应用中 具有一定的***能力，故有些国家的某些文件中对其使用年限作了较为宽限的规定，如前苏联BCH07-74《土石坝应用聚乙烯防渗结构须知》中规定，聚乙 烯土工膜可用于使用年限不超过50年的建筑物。奥地利林茨公司发表的“聚丙烯土工合成材料的长期性状”一文中的结论写道：“对聚丙烯的15年以上的现场应 用经验表明，它们的化学和生物稳定性高；织物的损坏是在施工中；铺设以后没有大变化；……可预期超过100年的稳定性”。

综上所述，根据经验和合理推论，一般认为土工合成材料的使用寿命至少在30年以上。事实上，英国NETLON 公司对其产品的设计年限是120年。@

土工合成材料的性能和测试方法

土工合成材料性能指标的分类

土工合成材料被广泛应用于水利和 岩土工程的各个领域。不同的工程对材料有不同的功能要求，并因此而选择不同类型和不同品种的土工合成材料。为使土工合成材料在施工期和运用期能正常工作， 必须有合理的设计方法和使用规范，统一的设计指标，并通过实验验证。土工合成材料的指标一般可分为物理性能指标、力学性能指标、水力性能指标、土工合成材 料与土相互作用指标及耐久性指标等。下面逐一加以简单介绍。

物理性能指标

单位面积质量

单位面积质量，系1平方米土工织物的质量，称为土工织物的基本质量，单位为g/m2。它是土工织物的一个重要指标。对于任何一种系列产品来说，土工织物的单价与单位面积质量大致成正比，其力学强度随质量增大而提高。因此，在选用产品时单位面积质量是必须考虑的技术和经济指标。@

厚度

指土工织物在2kPa 法向压力下，其顶面与底面之间的距离，单位为mm。土工织物厚度随所 作用的法向压力而变，规定2kPa 压力表示土工织物在自然状态无压条件下的厚度。类型土工织物的压缩量差别很大，其中针刺非织造土工 织物的压缩量。因此，当考虑非织造土工织物水力特性时，必须注意到上覆压力变化使水力特性变化的特点。

孔隙率

定义为非织造土工织物所含孔隙体积与总体积之比，以***数(％)表示。该指标不直接测定，由单位面积质量、密度和厚度计算得到。可按下式计算图1-12不同类型土工织物压缩量 n p =1-（M/ρδ） （1-1）式中：np 为孔隙率，％；M为单位面积质量，g/m2；ρ为原材料密度，g/m3；δ为厚度，m。土工织物常用原材料的密度为：聚丙烯0.91g/m3，聚乙烯0.94～0.96g/m3，333聚酯1.22～1.38g/m，聚酰胺1.05～1.14g/m，聚乙烯醇1.26～1.32g/m，聚氯乙烯1.39g/m3。

孔隙率与厚度有关，所以孔隙率也随压力增大而变小。

有时织造和非织造土工织物的孔径和渗透系数很接近，但不能认为两者水力性能相似。非织物土工织物的孔隙率远大于织造土工织物，因此其具有更好的反滤和排水性能。@

力学性能指标

针对土工织物在设计和施工中所受荷载性质不同，其力学强度指标分为下列几种：抗拉强度、握持强度、撕裂强度、胀破 强度、 CBR顶破强度、圆球顶破强度、刺破强度等。在***项试验中，试样为单向受力，其纵向和横向强度需分别测定；而后4项试验中，试样为圆形，承受轴对称荷 载，纵横双向同时受力。在上述众多力学指标中，最基本的是抗拉强度。

抗拉强度和延伸率，抗拉强度也称为条带法抗拉强度， 为单向拉伸。纵向和横向抗拉强度表示土工织物在纵向和横向单位宽度范围能承受的外部拉力，单位为kN/m。对应抗拉强度的应变为土工织物的延伸率，用*** 数(％)表示。抗拉强度是力学性能中的重要指标。在各种功能的应用中对抗拉强度都有一定的要求。当用于加筋和隔离功能时，抗拉强度是主要的设计指标，而在 排水和反滤功能的工程中，抗拉强度虽不是主要指标，但由于铺设过程中会受到扯拉、顶压、撕破等各种施工荷载，运用过程中也可能因建筑物变形而受拉，所以对 强度也有一定要求。@

握持强度

握持强度表示土工织物抵抗外来集中荷载的能力，试验时仅1/3试样宽度被夹持，进行快速拉伸。土工织物对集中荷载的扩散范围越大，则握持强度越高，单位为N。

撕裂强度

撕裂强度表示沿土工织物某一裂口将裂口逐步扩大过程中的拉力，单位为N。

胀破强度、 CBR顶破强度、圆球顶破强度、刺破强度，这四个强度的试验都表示土工织物抵抗外部冲击荷载的能力，其共同特点是试样为圆形，用环形夹具将试样夹住；其差 别是试样尺寸、加荷方式不同，各试验示意图见图1-13。不同顶杆尺寸模拟不同顶压物，如块石、树枝等。胀破强度单位为kPa，其他3项强度单位为N。此 外，落锥强度也属此类，其试样尺寸与CBR 相同，试验时一个重1kg 的圆锥自50cm 高处自由落下，测定试样被刺破的孔洞尺寸，单位为mm，该试验重复性 较差。除抗拉强度外，其他各力学强度指标直接用于设计的情况还不多见，它们主要是做为参考指标，根据工程实际情况，便于对产品进行较和顶破类试验示意图选择。@

水力性能指标

水力性能指标主要为等效孔径和渗透系数，是土工织物两个很重要的特性指标。由于土工织

物是与土共同工作的，对织物的基本要求是既能保土又能排水，这就要求土工织物的孔径很小(能挡住土)而排水又很通畅，两者看来是有矛盾

的，而土的多变 （a）胀破试验；（b）顶破试验 （c）圆球顶破试验；（d）刺破试验

性更增大了问题的复杂性。某一土工织物对这种土是合适的，而对另一种土未必也是合适的。目前常用保土准则和透水准 则来选择土工织物的等效孔径和渗透系数，即将土工织物的等效孔径和土的特征粒径建立关系式，同时将织物的渗透系数与土的渗透系数建立关系式，以求达到既保 土又排水的目的。保土准则和透水准则由实验得到。由于实验时控制的条件不同，得到的准则也有差异。可按具体情况选择准则，有条件进行模拟实验则更好。鉴于 目前仍以保土和透水作用做为选择土工织物反滤层的准则，因此等效孔径和渗透系数两个水力特性指标是反滤和排水功能中的重要指标。