（4）刺破强力
定义：是指材料受顶刺荷载直至破裂时的最大顶
刺压力。
意义：反映了土工合成材
料抵抗小面积集中荷载的能力，
是评价土工合成材料强度的力
学指标。
测试方法：刺破强力试验
1-试样；2-环形夹具；
3-Φ8mm平头顶杆
图7 刺破试验示意图
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种土工合成材料中的两种或两种以上组合起来。
（1）复合土工膜 定义：土工膜和土工织物
按一定要求制成 用途：防渗和加筋
（2）土工复合排水材料 定义：以不同形状的土工
合成材料芯材组成的排水材料。 用途：软基排水固结处理、
路基纵横排水、隧道排水等。
图4 土工复合材料
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（2）撕破强力 定义：是指材料受荷载作用直至撕裂破坏时的极
限破坏应力。
意义：反映了土工合成材
料抵抗扩大破损裂口的能力，
是评价土工织物和土工膜破
损的扩大程度难易的重要力
学指标。 测试方法：梯形法
图5 撕破强度梯形试 样示意图
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2）隔离作用 3）排水作用
针刺无纺土工织物或复合型土工织物都有这种功能。 4）反滤作用
有纺织物和无纺织物都有这种功能。如土坝下游堆石棱体上 游侧的反滤层即可用土工织物取代。 5）防护作用
利用土工合成材料保护堤防、水坝或海塘的边坡，以免遭到 因风浪等袭击所导致的破坏。 6）防渗作用
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图1 纺织土工织物 图2 无纺土工织物
2．土工膜 定义：土工膜是由聚合物或沥青制成的一种相对不
透水的薄膜 。主要由聚氯乙烯（PVC）、氯横化聚乙 烯（CSPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯 （VLDPE）制成。
特点：渗透性低 用途：常用作流体或蒸气的阻拦层
安徽工业大学本科生课程
（第九章 土工合成材料）
主讲人：×××
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本章主要教学内容与要求
教学目标
※掌握：土工合成材料在工程中的应用。 ※熟悉：介绍了土工合成材料的种类和技术性能。 ※了解：土工合成材料的在国内外发展历程，
教学重点
※土工合成材料的种类和主要技术性能。 ※土工合成材料在工程中的应用。
4．特种土工材料
（1）土工膜袋 定义：是由双层聚合化 纤织物制成的连续（或单独） 袋状材料。 分类：机制膜袋
简易膜袋 用途：护坡或其它地基处 理工程。 （2）土工网 定义：由平行肋条经以 不同角度与其上相同肋条粘结 成为一体的土工合成材料。
用途：软基加固垫层、坡面 防护、植草以及用作制造组合土 工材料的基材。 （3）土工网垫和土工格室
（2）厚度
定义：土工合成材料 在承受规定的压力下正反 两面之间的距离。
意义：它反映了材料 的力学性能和水力性能 。
测试方法：千分尺直 接测量。
（3）幅度
定义：是指整幅土工合 成材料经调湿，除去张力后 ，与长度方向垂直的整幅宽 度。
意义：它反映了材料的 有效使用面积。
测试方法：钢尺直接测 量。
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路基填挖交界处、高填方路堤与陡坡路堤、软土地基路堤 、软土地基不同处理方式交界处、改扩建公路新老路基结合处 ，以及路基与桥台构造物结合处等路段，可采用土工合成材料 防治路基不均匀沉降。
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土木工程合成材料在公路工程中的应用：
5） 防沙固沙 土工合成材料可用于沙漠地区公路路基整体稳定、边坡稳
主要是利用土工薄膜阻裁流过土体的渗透水流。 7）减载作用 这是指利用泡沫塑料取代常规的回填土，以减轻下部结构或土体 所承受的荷载。
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土木工程合成材料在公路工程中的应用：
1）路基加筋 当路基稳定性不足、需要构筑陡坡以减少占地，以及对路堤边
m M A
9.3土工合成材料的性能
1.物理性能 主要包括单位面积质量、厚度、幅度和当量孔径等。
（1）单位面积质量 定义：单位面积的土工合成材料在标准大气条件下
的质量。 意义：是反映材料用量、生产均匀性以及质量稳定
性的重要物理指标。 测试方法：称量法
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（5）穿透性能 定义：是指土工合成材
料抵抗片状或针状不规则物 体穿透的能力。
意义：反映了土工合成 材料抵杭冲击和穿透的能 力，是评价土工织物抵抗锐 利物体穿刺破坏的力学指标。
测试方法：落锥穿透试验
图8 落锥穿刺试验
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（6）摩擦性能 定义：是指土工合成材料表面具有一定的摩擦能力。 意义：评价土工合成材料工程结构稳 定性的重要指标 测试方法：直剪摩擦试验（评价土工合成材料的摩擦 特性）；拉拔摩擦试验（用于计算土工合成材料与现 场土石材料的摩擦剪切强度 ）。
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第九章 土工合成材料
土工合成材料概述 合成材料种类 土工合成材料的性能 土工合成材料的工程应用
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第九章 土工合成材料
9.1土工合成材料概述
土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。它以人 工合成或天然聚合物，如塑料、化纤、合成橡胶等为原 料，制成各种类型的工程材料，置于土体内部、表面或 各层土体之间，以发挥加强或保护士体的作用。土工合 成材料可分为土工织物、土工膜、土工复合材料、土工 特种材料等类型，目前已广泛应用于水利、水电、公路、 铁路、建筑、海港、采矿、军工等各个工程领域。
土工格栅、土工带、土工格室、土工网、 土工特种材料 土工模袋、土工网垫、土工织物膨润土
垫（GCL）、聚苯乙烯板块（EPS）等
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1．土工织物 定义：土工织物是用于岩
土工程和土木工程的机织、 针织或非织造的可渗透的聚 合物材料。
分类：纺织、无纺 特点：纺织的土工织物强 度和刚度较高，排水性差； 无纺的过滤、排水性能较好 ，断裂延伸率较高，但强度 相对较低。
力学指标， 测试方法：干筛法
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3.耐久性能 是指土工合成材料抵抗自然因素长期作用而其技
术性能不发生大幅度衰退的能力，主要包括抗氧化性、 抗酸碱性能和抗紫外线性能等。
（1）抗氧化性能 定义：是指土工合成材料抵抗与氧气氧化的性能。 意义：是反映土工合成材料耐久性能的最重要指标
之一。 测试方法：抗氧化性试验（适用于除土工膜外的以
聚丙烯和聚乙烯为原料的各类土工合成材料）
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（2）抗酸碱性能 定义：是指土工合成材料抵抗酸、碱溶液侵蚀的
能力。 测试方法：采用无机酸（碱）浸泡试验测定
（3）抗紫外线性能 定义：是指土工合成材料抵抗自然光照等老化因
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3．土工格栅 定义：土工格栅是由有
规则的网状抗拉条带形成的 用于加筋的土工合成材料。
分类：玻璃纤维类 聚酯纤维类
特点：质量轻且有一定柔性 用途：加筋材料，加固土体
图3 土工格栅示意图
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土木工程合成材料在公路工程中的应用：
3）路基防护
土工合成材料坡面防护可采用三维土工网、平面土工网、 土工格栅、土工格室、植生袋。沿河和库海岸路基冲刷防护可 采用土工织物软体沉排、土工膜袋等。土工格栅喷射混凝土坡 面防护可用于低等级公路边坡防护。 4）路基不均匀沉降防治
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（3）顶破强力 定义：是指材料受顶压荷载直至破裂时的最大顶
压力。 意义：反映了土工合成材料抵抗各种法向静态
应力的能力，是评价土工合 成材料力学性能的重要指标。
测试方法：CBR顶破试验
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图6 顶破试验示意图
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2.力学性能 主要包括拉伸性能、撕破强力、顶破强力、刺破强
力、穿透强力和摩擦性能等。 （1）拉伸性能
定义：是指材料抵抗拉伸断裂的能力。 意义：它是评价土工合成材料使用性能及工程设计 计算的最基本技术指标。 测试方法：宽条拉伸试验、接头/接缝宽条拉伸试 验和条带拉伸试验。
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（4）当量孔径 定义：是指土工格栅、土工网等大孔径的土工合
成材料的网孔尺寸通过换算折合成与其面积相当的 圆形孔的孔径。
意义：它是检验材料尺寸规格的主要物理指标。 测试方法：用游标卡尺测量。
公式： De= A
式中：De—当量孔径（mm）； A—网孔面积（ mm2 ）。
定义：土工网垫和土工格室 是都是由聚合物构成三维结构聚 合物。
用途：防冲蚀和保土工程。 （4）聚苯乙烯泡沫塑料（EPS ）
定义：是近年来发展起来的 超轻型土工合成材料。