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土工织物的孔隙率

土工织物的孔隙率是指其孔隙体积与总体积的比值，以n （%）表示，它是无纺织物的主要物理性质之一。

土工织物的孔径

土工织物具有各种形状和大小不同的孔径，其孔径大小的分布曲线类似于土的颗粒级配曲线。织物的孔径反映织物的透水性能与保持土颗粒的能力，是一个重要的特征指标。

渗透性

土工织物的渗透性

土工织物的渗透性是过滤标准及其他有关水力学设计中一项不可缺少的重要指标。根据工程应用的需要，常要确定垂直于织物平面的渗透性（简称垂直渗透性）和平行于织物平面的渗透性（简称平行渗透性）。@

垂直渗透性：当水流方向垂直于织物平面时，其透水性主要用垂直透水系数表示，该系数是渗流的水力梯度等于1时的渗流流速。平行渗透性：土工织物在平行织物平面方向输导水流的性能可用平行渗透系数或导水率表示。这是土工织物排水设计中的重要指标之一。

土工膜的抗渗性

土工膜可以阻挡水、水汽、气体及有害物质（如甲醇、微量元素和二甲苯等）的渗透。水利工程中主要用土工膜挡水，其渗流的动力为土工膜两侧的水头差。在环境工程中，常用以阻挡水汽、气体以及含有害物质的地下水。对于气体产生渗流的动力为膜两侧的水汽压差。对混合气体和液体中的溶解物质来说，其各自成分及在膜两侧的浓度差决定其渗流情况。@

抗淤堵性能

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土工织物用作滤层时，水从土中流过织物，在流动过程中使土颗粒积聚在织物表面的孔口上，堵塞水流通道进口，这种现象称为阻塞。细颗粒沉积在孔隙内部，逐渐减小通道的有效过水面积，降低排水效率，这种现象称为淤堵。阻塞一般发生在渗流开始阶段，而淤堵随时间增长而加重。

 耐久性

***性能

老化现象的产生主要是因为高分子聚合物具有链节结构，受外界因素的影响，易发生降解反应或交联反应。阳光辐射是使材料老化的一个重要因素，紫外线具有很大的能量，能够切断许多聚合物的分子链，或者引起发光氧化反应。@

抗化学腐蚀性能

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聚合物对化学腐蚀一般具有较高的抵抗能力，但一些特殊的化学药剂或废品，对聚合物有腐蚀作用。因而利用土工膜做污水或废物存储池的防渗材料时，必须考虑其化学稳定性。温度、冻融及干湿度变化对合成材料性能的影响

在高温条件下，合成材料将发生熔融现象，其熔点：聚丙烯为175°C ，聚乙烯为135°C ，聚酯和聚酰胺为250°C 。有时温度虽未达到熔点但较高，聚合物分子结构也可能发生变化，影响材料的弹性模量和强度。有些聚合物在特别低的温度下，也使柔性降低、质地变脆，影响其力学性质，给施工及接缝造成困难。此外，干湿度和冻融变化可能使一部分空气或冰屑存于织物内部，影响渗透性。@

界面摩擦性质

土工合成材料作为加筋材料，埋在土体内或作为滤层铺在土坡上，都将与周围土体构成复杂体系。两种材料在外荷及自重作用下产生变形时，将沿其界面发生相互作用。由土工合成材料在工程应用中可能发生的位移分析可知，土

与土工合成材料两者相互作用的形式为沿界面的相互摩擦或材料从土中被拔出。

土工合成材料的应用

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 在水利工程中的应用

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水利工程是土工合成材料的主要应用领域之一，水工结构（大坝和渠道等）与水相互作用，而水是自然环境中***破坏力的因素之一。土工合成材料的使用可以减弱或调节水工结构物与水之间的相互作用，增加水工结构物的稳定性，延长其使用寿命。

土工合成材料在水利工程中主要由以下用途：

（1）大坝与渠道防渗。利用土工膜减小或阻止水的渗透。

（2）河道与渠道防护。用土工膜减缓或阻止流水的侵蚀。

（3）大坝与大堤的排水与反滤。应用土工织物或土工网提供堤坝的排水路径，土工织物的过滤作用可阻止土颗粒的流失。

（4）江河大堤的加筋。应用土工栅格对大堤本身或对其基础进行加固。@

土工膜几乎不透水，经常被用在大坝的迎水面上以形成水力屏障。除了新建大坝采用土工膜防渗外，外贴土工膜是渗漏严重的旧混凝土大坝除险加固的的有效手段。土工膜可直接暴露在外，也可采用诸如混凝土板覆盖进行防护。裸露型的土工膜会因紫外线引起的降解作用而缩短寿命，但用裸露土工膜修复要比设置覆盖型土工膜容易得多。被覆盖的土工膜容易损坏，比如被坚硬材料刺穿。为了预防土工膜的刺穿，可在其下方（需要时包括上方）铺设一层土工织物作为缓冲衬垫。土工膜的渗漏主要发生在存在缺陷的接缝处和被刺穿的孔洞处，因此必须通过严格的施工质量控制措施以减少施工缺陷，并通过施工质量检测，发现缺陷并及时补修。山东联祥工程材料有限公司欢迎您的光临！

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为了保护水工结构物，经常在土工膜后设置土工网或土工织物-土工网组成的排水系统进行排水，渗漏的水被收集储存并通过设置在大坝中或大坝后的导管排到水库中。

在垃圾填埋场中的应用

土工合成材料广泛的应用于垃圾填埋场的基层和封盖的设计与建设中，所采用的材料类型及其应用包括以下方面：

（1）土工格栅，可以用来增强垃圾体下部边坡的稳定性，以及在封盖系统中对土工膜上部的土壤层加筋。

（2）土工网，作为衬里系统中渗滤液收集层的排水体或封盖系统中的排水层。

（3）土工膜，作为阻滞渗滤液和填埋气的屏障，以防止有害物质的扩散。

（4）GCL ，常用于填埋场衬里系统，与土工膜一起构成复合衬里或双层衬里，起到阻断渗透或水力联系的屏障作用。

（5）土工织物，常置于渗滤液收集层上侧，起过滤作用，或置于土工膜上面作为缓冲垫，以防止土工膜被穿刺。

（6）土工管，在填埋场中用以加速渗滤液的收集和排除。

（7）土工复合材料，用于隔离、过滤或排水，如由土工织物和土工网构成的复合排水层。@

在铁路路基工程中的应用

土工合成材料在铁路新建轨道或已有轨道修缮工程中可以起到隔离作用、过滤作用、排水作用和土体加筋作用。

（1）隔离

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在轨道支撑结构体系中，土工合成材料（一般是土工织物）在不同颗粒大小及不同特性的材料层间起隔离作用。列车通行过程中会引起枕木的运动，结果地基中的细小颗粒就可能会形成翻浆冒泥，吸入上部碎石层，从而导致碎石层承载力降低和排水能力减小；土工合成材料的使用还能减少道砟粗颗粒刺入软土地基，因此，能够保持碎石层的厚度和完整性，并延长轨道的使用寿命。

加筋

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布置在软弱地基上的土工合成材料（土工织物、土工格栅和土工格室）可避免置换软土地层，通过土工合成材料均匀分布上部荷载，可有效地提高地基的承载力。设置在上道砟层或下道砟层内部加筋材料，通过限制道砟层的侧向变形，有助于减少轨道的沉降。@

过滤

火车在轨道上穿行会引起地基内应力水平上升，致使携带细土颗粒的水流从地基涌入上部碎石层，造成碎石层排水不畅。为避免这种情况的发生，可在碎石层与地基土之间设置土工织物滤层，允许水自由通过的同时，把水中细土颗粒拦截下来。

排水

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为了防止降水或地下水涌入碎石层对轨道产生的破坏，良好的通水能力对轨道系统是非常重要的。可将复合排水带设置在轨道结构体系的合适位置，以形成轨道横向排水系统，阻止轨道体系内水的聚集。@

在防护方面的应用

土壤侵蚀是一种由于水力和风力作用所引起的自然过程，其影响因素众多，如土类、植被和地貌等，在特定条件下人类生产活动也会加速这一过程。如果这种侵蚀作用得不到相应的治理，对现有的建筑物和环境可能造成巨大的破坏。

在土壤侵蚀控制方面，土工合成材料可以应用的领域包括坡面保护、输水水渠防护、海岸线防护、滩涂围垦、植被恢复、落石防护网及防洪堤坝建设等。根据工程特点和场地条件，侵蚀控制工程中可能会涉及一种或多种土工合成材料产品，诸如土工织物、土工垫、土工网、土工格栅等。@

在坡面防护工程中，除了用一些土工合成材料，如土工垫、土工织物外，有时需要用土钉，甚至用岩石锚杆来***防护系统的稳定。在有些情况下，也会采用充填灰浆的土工织物袋来固定护面，并在防护结构空隙中播散草籽，培育植被，来防止水土的流失。

 在软土地基上加筋堤中的应用

在软土地基上修建路堤是一项非常具有挑战性的工作，而采用土工合成材料（一般采用有纺土工织物或土工格栅）来提高路堤稳定性被证明是富有成效的土体加固技术之一。通过在路堤垫层采用土工合成材料加筋。

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可以有效解决软土地基上路堤的以下问题：

（1）减少软土地基的沉降；

（2）防止软土地基和路堤的整体破坏；

（3）防止路堤沿土工合成材料表面发生滑移失稳。@

在不采取加筋的情况下，路堤填筑到设计高度前，就会塌垮（安全系数小于1.0），也可能发生路堤和软土地基的整体破坏；而采取加筋措施后，在整个路堤填筑施工期，安全系数都大于1.0，不会发生路堤破坏。

在路堤垫层中使用土工合成材料加筋的效果有一定的局限性，如难以有效地解决软土地基在路堤荷载下的过大沉降问题，而且当路堤高度较大时，仅仅一层加筋并不能***路堤的稳定性。

在这些情况下，可采用桩承式加筋路堤方案。在该体系中，桩体可采用预制桩，或者采用掺入固化剂的就地搅拌桩，如水泥土搅拌桩、石灰桩和CFG 桩等。

土工合成材料发展简史

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土工合成材料经历了一个从出现，到发展，再到基本成熟的历史过程。最早的土工合成材料在岩土工程中应用的确切年代已很难考证。下面仅列举些早期有里程碑意义的工程项目，来大致了解其发展进程。

大致在20世纪30年代末，聚氯乙烯土工膜首先被用于游泳池防渗，大量的防渗薄膜得到应用。美国垦务局1953年在渠道上用聚乙烯膜防渗；1957年开始用PVC 膜；前苏联也较早地用低密度聚乙烯膜做渠道防渗；1992年意大利174m 高（1964年建成）的Alpe Gera混凝土坝在修理时甚至用厚2.2mm 的PVC 土工膜固定于坝的上游面作为防渗层。

1958年R.J. 巴雷特将聚乙烯织物铺放在美国佛罗里达州的海岸块石护坡下做保护垫层，被认为是应用土工织物的开端。1952-1953年的巨大风暴使荷兰蒙受灾难性的生命、财产损失，牺牲生命1800余人。灾后为了修复莱茵河、迈斯河和谢尔德沿海岸海堤，开始了***的三角洲工程。一反以往采用编扎柳排的办法，大量使用了以宽尼龙袋、手工编织的初期土工织物。据估计，该项目共采用了约1000万m 2的土工织物，大大促进了该种材料的应用。@

1968年荷兰人获得***，研制成以双层土工织物，在一定距离处加以缝合，可在现场作为模板，往其中充灌混凝土的产品，即现今所称的土工膜袋。1968年美国首先将其应用于高17m 的Allegheny 水库上作护坡。

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1968年美国联邦公路局将土工织物铺于沥青路面上，用于防止反射裂缝。同年英国Netlon 公司推出聚乙烯土工网，用于减轻围堤受动荷载与暴雨的破坏，是将短土工网水平向置于边坡的近坡面处，以便于坡面上的有效压密，和防止软土发生底面滑移。

1968年法国公司***无纺土工织物，它大大拓展了土工织物的应用范围。国际有名厂家生产了无纺土工织物系列。@

1970年法国坝即采用了质量为300g/m 2的无纺土工织物作为土坝下游的排水反滤层，用厚一些织物铺在上游乱石护面下作保护层。同一时期英国ICI 公司生产的另一种以热粘法制造的薄层无纺织物系列，初次用于道路工程中粗粒料与地基土之间作为隔离层。

至1973年人们已经认识到土工织物的三种基本功能：隔离、过滤和加筋。不久后，又确认了它们的排水功能。

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随着土工合成材料应用领域的不断扩大，产品制造技术也迅速提高，除土工膜与土工织物外，不同类型的产品相继进入市场。例如研制成了多种新产品：20世纪80年代初英国F.B. 穆塞研制成由Net公司生产的Ten 土工格栅系列，至今仍是土加筋应用的主要材料；70年代末生产出的塑料排水带是根据1937年克界曼提出的排水纸板概念改进而成的可加速软土排水固结的材料，现已广泛替代传统砂井或袋装砂井用于软土地基处理。三维土工网垫是以热塑性树脂为原料，并挤出成网、拉伸、复合成型的三维结构，铺于坡面，保护草籽不受风吹雨冲，助草生长的产品，已广泛用于护坡和美化景观。@

土工管袋内充泥沙用于岸滩防护，围垦筑堤，兴建人工岛等，为土工合成材料增添了包容功能。膨润土垫（GCL ）是后期研制成的另一种防渗材料，在垃圾填埋场建设中得到了广泛应用。以上仅是少量属于复合土工合成材料和特种土工合成材料的举例。复合土工合成材料是当前发展的主流。

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土工合成材料及技术的快速发展有赖于理论研究、生产技术提升和广泛的国际交流。对此，国际组织和学术活动起到了重要促进作用。虽然早在1977年在巴黎和1982年在美国Las Vegas已召开过***届和***届国际土工合成材料学术讨论会，但国际土工合成材料学会（IGS ）却于1983年11月方告成立。此后基本上每隔四年举行一次国际学术讨论会，先后有维也纳（1986年）、海牙（1990年）、新加坡（1994年）、亚特兰大（1998年）、里斯（法国，2002年）和东京（2006年）等，每届会议都出版了正式的会议论文集。此外，IGS 下还有地区性学会，如亚洲、欧洲、北美洲、南美洲等学会。亚洲学会曾在班加洛（印度，1995年）、科伦坡（2000年）、首尔（2004年）、上海（2008年）分别举办过***至第四届亚洲学术讨论会。我国的中国委员会（CCIGS ）是IGS 的国家会员之一。@

七. 中国土工合成材料的发展

20世纪70年代末，山东十一届三中全会确定了划时代的“改革开放”政策，使我国长期与外界隔绝的局面开始改变，为对外科技交流开辟了畅通道路。