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前言 1

绪论 1

0.1 土工合成材料的定义与发展史 1

0.1.1 什么是土工合成材料 1

0.1.2 古代的岩土工程材料 1

0.1.3 现代土工合成材料简史 2

0.2 土工合成材料的功能与应用 4

0.2.1 过滤作用 4

0.2.2 排水作用 5

0.2.3 隔离作用 6

0.2.4 加筋作用 7

0.2.5 防渗作用 8

0.2.6 防护作用 9

0.3 近期发展概况和存在问题 10

0.3.1 材料品种 10

0.3.2 力学特性试验与加筋设计 11

0.3.3 水力学特性试验与滤层设计 12

0.3.4 蠕变、老化和其它特性的研究 13

0.3.5 施工技术 14

参考文献 15

第一篇 木材及其特性 18

第1章 土工合成材料的种类及一般特性 18

1.1 综述 18

1.2 合成材料基本知识简介 19

1.2.1 合成材料常用的高分子聚合物(高聚物) 20

1.2.2 化学纤维 23

1.2.3 合成材料条、板、带 25

1.2.4 合成材料素材纤维等的一般性能 25

1.3 土工织物 34

1.3.1 土工织物的种类 34

1.3.2 制造方法和工艺简介 34

1.3.3 土工织物的一般特性 37

1.4 土工膜 42

1.4.1 土工膜的种类 42

1.4.2 制造土工膜的基本材料 42

1.4.3 土工膜制造工艺简介 43

1.4.4 土工膜的一般特性 44

1.5.1 土工格栅 48

1.5 特种土工合成材料 48

1.5.2 土工膜袋 51

1.5.3 土工网 55

1.5.4 土工席垫和土工格室 57

1.5.5 超轻型土工合成材料 60

1.6 复合型土工合成材料 62

1.6.1 复合土工膜 62

1.6.2 土工复合排水材 65

参考文献 70

第2章 土工合成材料的工程特性与试验 72

2.1 综述 72

2.2 物理特性 72

2.2.1 厚度 72

2.2.2 单位面积质量 75

2.3.1 抗拉强度 76

2.3 力学特性 76

2.3.2 握持强度 79

2.3.3 梯形撕裂强度 79

2.3.4 顶破强度 81

2.3.5 刺破强度 83

2.3.6 落锥穿透试验 84

2.3.7 蠕变特性 85

2.4 土工合成材料与土相互作用时界面摩擦特性与试验 88

2.4.1 直接剪切摩擦试验 88

2.4.2 拉拔摩擦试验 91

2.5 水力学特性与试验 92

2.5.1 土工织物的孔隙率 92

2.5.2 土工织物的孔径 93

2.5.3 土工合成材料的渗透特性 95

2.5.4 淤堵试验 100

2.6 塑料排水板的特性与测试 101

2.7 土工合成材料的耐久性 103

2.7.1 抗老化特性与试验 103

2.7.2 抗化学腐蚀的能力与试验 104

2.7.3 铺设损伤 105

2.7.4 温度、冻融及干湿度变化对土工合成材料性能的影响 106

参考文献 106

第二篇 设计与施工要点 107

第3章 防渗 107

3.1 综述 107

3.1.1 土工膜应用发展概况 107

3.1.2 土工膜防渗的应用范围 108

3.2 土工膜的选择 110

3.2.1 土工膜的种类 110

3.2.2 基本特性 112

3.2.3 土工膜的选择 116

3.3 土工膜防渗层结构 116

3.3.1 膜上保护层 116

3.3.2 支持层 117

3.3.3 土工膜防渗层的类型 118

3.4 土工膜防渗层漏量的计算 119

3.4.1 土工膜的渗漏量 120

3.4.2 缺陷渗漏量 120

3.4.3 算例 124

3.4.4 讨论 127

3.4.5 土工膜铺盖下透水地基渗流计算 128

3.4.6 土工腊铺盖的底部排水排气和上部压重 129

3.5 水压力作用下土工膜厚度的计算 131

3.5.1 薄膜理论公式 131

3.5.2 原苏联的经验公式 133

3.5.3 Giroud公工 133

3.5.4 厚度计算算例 134

3.6 边坡稳定与锚固 137

3.6.1 稳定分析概述 137

3.6.2 堆石坝坡土工膜抗滑稳定分析 138

3.6.3 土坝坝坡铺土工膜抗滑稳定分析 140

3.6.4 锚固槽的细部设计 143

3.7 施工要点 144

3.7.1 土工膜接头 144

3.7.2 土工膜的拼接 145

3.7.4 土工膜铺设 148

3.7.3 拼接缝的质量检查 148

参考文献 149

第4章 隔离 151

4.1 综述 151

4.2 作用机理 152

4.2.1 概述 152

4.2.2 隔离材料孔径和渗透性分析 152

4.2.3 受力分析 152

4.3 土工织物隔离层在道路工程中的应用 155

4.3.1 在未铺砌道路中的应用 156

4.4.1 土工织物的展铺和连接方法 160

4.3.2 在铺砌道路中的应用 160

4.4 施工技术要求 160

4.4.2 防止土工织物破坏的施工要求 162

参考文献 164

第5章 加筋 165

5.1 综述 165

5.1.1 土工合成材料加筋材 165

5.1.2 土工合成材料加筋工程 166

5.1.3 加筋设计方法 170

5.2 加筋机理和筋材的选用 171

5.2.1 加筋的机理 171

5.2.2 加筋材料的选择 176

5.3.1 结构的组成和类型 179

5.3 加筋支挡结构设计与施工 179

5.3.2 计算模型和理论 180

5.3.3 基本资料 181

5.3.4 条带式挡墙设计方法 183

5.3.5 筋材满铺并具有面板的加筋挡墙设计 191

5.3.6 施工要点 201

5.4 加筋陡坡设计与施工 202

5.4.1 计算模型与理论 202

5.4.2 基本资料 203

5.4.3 设计方法与步骤 204

5.4.4 施工要点 209

5.5 软土地基上的加筋堤 210

5.5.1 计算模型与计算方法 210

5.5.3 设计方法和步骤 212

5.5.2 基本资料 212

5.5.4 施工要点 219

5.6 有限单元法在加筋堤分析中的应用 221

参考文献 224

第6章 过滤与排水 225

6.1 综述 225

6.2 过滤 226

6.2.1 作用机理 226

6.2.2 设计方法 229

6.2.3 材料的选择 241

6.3 排水 242

6.3.1 土工合成材料的渗透性 242

6.3.2 设计方法 245

6.3.4 施工技术要求 260

6.3.3 材料选择和设计参数的确定 260

参考文献 261

第7章 防护 265

7.1 综述 265

7.2 防水流冲蚀防护结构的设计 266

7.2.1 土工织物软体沉排 266

7.2.2 联锁压块软体沉排 279

7.2.3 土工合成材料石笼和沉枕 281

7.2.4 化纤模袋 287

7.3 防冻结构的设计与施工 294

7.3.1 概述 294

7.3.2 防冻结构设计 295

7.4.1 土工织物防治反射裂缝所起的作用 298

7.4 道路反射裂缝的防治 298

7.4.2 防裂间层计算 299

7.4.3 防裂材料的技术要求 300

7.4.4 施工步骤 301

参考文献 301

第三篇 工程应用 303

第8章 路、桥与支挡工程 303

8.1 综述 303

8.1.1 土工合成材料在铁路工程中的应用 303

8.1.2 土工合成材料在公路工程中的应用 306

8.1.3 土工合成材料在机场工程中的应用 307

8.1.4 土工合成材料在支挡结构中的应用 307

8.2 工程实例 307

［实例8-1］ 应用土工合成材料防治铁路路基基床翻浆冒泥 307

［实例8-2］ 土工合成材料在软土地基筑堤中的应用 311

［实例8-3］ 土工合成材料加筋土桥台 316

［实例8-4］ 用土工合成材料防护铁路基边坡 319

［实例8-5］ 土工合成材料加筋土挡墙 321

［实例8-6］ 采用土工合成材料防治道路路面反射裂缝 324

［实例8-7］ 土工合成材料用于公路路面裂缝修复 327

［实例8-8］ 土工织物在林区公路中的应用 330

［实例8-9］ 土工合成材料在日本大分机场工程中的应用 333

［实例8-10］ 应用土工织物防治路基冻害 336

参考文献 342

第9章 闸、坝工程 345

9.1 综述 345

9.1.1 应用范围 345

9.1.2 发展概况 347

9.1.3 前景展望 351

9.2 工程应用实例 352

9.2.1 堤防 352

［实例9-1］ 内蒙古半拉山堤防段护坡 352

［实例9-2］ 鸭绿江赵氏沟堤防护坡 354

［实例9-3］ 渭河曹家滩堤防工程 356

［实例9-4］ 安庆市长江丁马段大堤减压井土程织物滤层 358

9.2.2 闸 360

［实例9-5］ 江苏江都西闸利用土工织物治理冲刷的效果 360

［实例9-6］ 江苏施桥二级船闸工程中应用土工织物的效果 362

［实例9-7］ 土工合成材料在河北王帽圈蓄水闸的应用 363

［实例9-8］ 土工合成材料在承德市橡胶坝工程上的应用 366

9.2.3 挡水坝 367

［实例9-9］ 摩洛歌Ait Chouarit坝 367

［实例9-10］ 广西田村水库土石坝 368

［实例9-11］ 尼日利亚Jibiya坝 373

［实例9-12］ 福建水口水电站上下游围堰 375

9.2.4 尾矿坝 378

［实例9-13］ 辽宁柴河铅锌矿尾矿坝工程 378

［实例9-14］ 辽宁北台钢厂张家沟尾矿坝工程 381

［实例9-15］ 山西毛家湾尾矿库应用土工织物情况 383

9.2.5 煤灰坝 385

［实例9-16］ 辽宁本钢电厂大清沟灰坝土工织物滤层 385

［实例9-17］ 江苏谏壁电厂真观山灰坝土工织物滤层 386

参考文献 388

第10章 护岸工程 390

10.1 综述 390

［实例10-1］ 泰州船闸引航道的模袋护坡 391

10.2 护岸工程实例 391

［实例10-2］ 南引红土山防洪堤预制混凝土板护坡 392

［实例10-3］ 嫩江防洪工程简易模袋混凝土护坡 394

［实例10-4］ 卫运河土工织物结合生物护坡 397

10.3 护底工程实例 401

［实例10-5］ 辽河康平县兰家段护岸工程 401

［实例10-6］ 山东黄河塑料编织袋土枕护脚工程 405

［实例10-7］ 长江下游护岸工程 406

［实例10-8］ 下荆江后洲编织物土枕护岸 407

10.4 丁坝工程实例 409

［实例10-9］ 辽河新发堡丁坝 409

［实例10-10］ 松花江夹津沟丁坝 411

参考文献 412

11.1.1 码头工程 413

第11章 港湾及海岸工程 413

11.1 综述 413

11.1.2 防波堤工程 416

11.1.3 堆场与道路工程 417

11.1.4 海岸护岸工程 418

11.2 工程实例 420

11.2.1 堆场的加固方法及实例 420

［实例11-1］ 天津新港东突堤软基处理工程 422

11.2.2 防波堤软基加固及实例 425

［实例11-2］ 青岛前湾港区工作船港池防波堤工程 427

11.2.3 码头工程中反滤层应用实例 429

［实例11-3］ 天津港东突堤南侧码头工程中土工织物滤层的应用 429

11.3.1 概述 432

11.3 围海造陆工程 432

11.3.2 工程实例 433

［实例11-4］ 荷兰三角洲东谢尔德闸应用土工织物 433

［实例11-5］ 辽宁大洼三角洲防潮堤护坡试验段 438

［实例11-6］ 土工合成材料在大港油田海堤中的应用 449

［实例11-7］ 土工织物在浙江象山县大目涂堤基中的应用 454

11.4 问题分析 458

参考文献 459

第12章 防汛抢险工程 460

12.1 综述 460

12.2 常用的土工合成材料和用于防汛抢险的优点 461

12.2.1 常用材料 461

12.2.2 优点 461

12.3.1 常见险情 462

12.3 汛期中常见的险情和原因分析 462

12.3.2 险情成因和抢护原则 464

12.4 土工合成材料在防汛抢险中的应用 464

12.4.1 堤岸崩塌 464

［实例12-1］ 漳河河北省陈村段堤岸坝塌抢险 465

［实例12-2］ 堤坝陡坎抢护 466

12.4.2 堤坝地基管涌 467

［实例12-3］ 堤段地基管涌抢险 467

［实例12-4］ 淮河陈大湾堤段地基管涌抢险 467

12.4.3 堤坝背水坡散浸 468

12.4.4 堤内脱坡 469

12.4.5 堤身跌窝 469

12.4.6 漏洞 470

12.4.7 洪水漫顶 471

［实例12-5］ 黑龙江省库里泡水库防浪抢险 472

［实例12-6］ 安徽省天长县三荡湖圩堤洪水漫顶抢险 472

12.4.8 裂缝 473

［实例12-7］ 安徽省淠河渠首某分洪道坡面裂缝抢险 473

12.4.9 涵闸险情 473

［实例12-8］ 京杭大运河江苏省扬州市通运闸整体倒塌抢险 473

［实例12-9］ 湖北省新洲县举水汪套堤一座涵洞抢险 473

12.4.10 溃口抢堵 474

［实例12-10］北京怀柔县沙河溃口抢险 474

［实例12-11］江苏省苏州、无锡一带圩堤溃口抢险 474

12.5 工程汛后除险 474

参考文献 475

13.1 综述 476

第13章 地下工程 476

13.2.1 在隧洞工程中的应用 477

13.2 土工合成材料在隧洞及地铁工程中的应用 477

［实例13-1］ 大瑶山隧道聚乙烯塑料防水层 478

［实例13-2］ 河北省引青济秦输水洞工程 480

13.2.2 上海地铁、过江隧道等地下工程中的应用 481

13.3 土工合成材料在地下工程施工防护中的应用 483

13.3.1 注浆布袋桩作地下帷幕 483

［实例13-3］ 吴泾热电厂沉井开挖防护 483

13.3.2 用塑料排水板降低打桩产生的超孔隙水压力 485

［实例13-4］ 上海芦湾财办高层建筑施工防护 485

13.3.3 深基开挖及板桩斜土锚防护 487

［实例13-5］ 上海太平洋饭店开挖防护 488

［实例13-6］ 意大利Valle Cornuta坝 489

13.4 土坝地基中垂直防渗墙的应用 489

13.4.1 锁口塑料板桩(Geolock) 489

13.4.2 地下垂直铺设土工膜防渗 490

［实例13-7］山东东营孤河平原水库坝基防渗 490

［实例13-8］新疆大海子水库坝基防渗 490

13.5 用于深矿坑回填的土工织物 491

参考文献 492

第14章 农田水利工程 493

14.1 综述 493

14.2 渠道防渗 494

14.2.1 概述 494

14.2.2 设计要求 494

［实例14-1］北京市东北旺农场塑料薄膜渠道防渗 495

14.2.3 工程实例 495

14.3 灌溉排水 497

14.3.1 低压管道输水灌溉(井灌区) 497

［实例14-2］ 河北省雄县米家务乡米北东三方低压管道输水灌溉试区 499

14.3.2 暗管排水 502

［实例14-3］天津潮宗桥旱涝碱综合治理试区三斗排暗管排水试区 504

14.3.3 渠坡排水 505

［实例14-4］山东引黄济青工程 505

14.4 农用机井 506

14.4.1 灌溉机井 506

［实例14-5］土工织物在浅井中的应用 506

［实例14-6］土工织物在中深井的应用 507

14.4.2 辐射井 510

［实例14-7］内蒙古杭棉右旗I号辐射井 511

14.5 滴灌 512

14.5.1 概述 512

14.5.2 工程实例 513

［实例14-8］ 河北省大厂回族自治县毛庄果园滴灌工程 513

14.6 灌区渡槽 515

14.6.1 概述 515

14.6.2 工程实例 515

［实例14-9］吉林省星星哨水库灌区南崴子渡槽 515

［实例14-10］广西玉林地区混凝土渡槽分(裂)缝防漏处理 517

14.7 水土保持 518

14.7.1 概述 518

［实例14-11］河北省迁西县采用编织袋装土修谷坊 519

14.7.2 工程实例 519

［实例14-12］国外采用土工网垫和植草相结合防止土面风雨侵蚀 520

参考文献 521

第15章 环境工程 522

15.1 综述 522

15.1.1 环境问题和环境工程 522

15.1.2 土工合成材料在环境工程中应用的优点和特点 523

15.1.3 土工合成材料在环境工程中的应用历史和现状 524

15.2 土工合成材料的应用 525

15.2.1 三废处理 525

15.2.2 蓄水池的防尘防蒸罩 532

15.2.3 截潜供水工程 533

15.2.4 加筋土堤植被音障 535

15.2.5 反渗透膜技术 536

15.3 工程实例 538

［实例15-1］PVC土工膜用于磷石膏尾矿堆衬垫 538

［实例15-2］自来水池浮动罩 540

参考文献 542

第16章 建筑工程 544

16.1 综述 544

16.1.1 建筑物及构筑物地基加筋垫层 544

16.1.2 建筑物深基础排水减压 545

16.1.3 建筑物地基的排水固结 545

16.1.4 土工合成材料在桩基工程中的应用 545

16.1.5 利用土工合成材料处理膨胀土地基 546

16.1.6 其它方面的应用 547

16.2 工程实例 548

［实例16-1］加筋垫层处理房屋建筑软基 548

［实例16-2］加筋垫层处理油罐软基 550

［实例16-3］高层建筑深基础土工织物盲沟排水工程 560

［实例16-4］机场桩承堤工程 563

参考文献 565

第17章 其它工程 566

17.1 综述 566

17.2 防冲障墙 566

［实例17-1］香港九龙狮子岭某住宅区的防冲障墙 566

17.3 防爆堤 568

17.3.1 概述 568

17.3.2 格栅加筋堤 569

［实例17-2］防爆加筋堤 569

17.3.3 施工方法 569

17.4.2 VIBROSOL隔振屏的结构和材料 570

17.4 隔振屏 570

17.4.1 概述 570

17.4.3 原位测试结果 571

［实例17-3］设置在比利时Limelette地方的某隔振屏 571

17.5 滞雪篱和滞砂篱 572

17.5.1 概述 572

17.5.2 障篱结构 572

17.6 纤维土与网片土 573

17.6.1 概述 573

17.6.2 工程实例 573

［实例17-4］法国Caudebec-en-Caux挡墙工程 573

17.7 土工合成材料锚 574

17.7.1 概述 574

［实例17-5］法国A7高速公路上的纤维土工程 574

17.7.2 锚固设计 575

17.8 土钉 577

17.8.1 概述 577

17.8.2 土钉设计 577

［算例17-6］土工合成材料拉筋土钉加固土坡的设计计算 578

17.9 地面排水 580

17.9.1 概述 580

17.9.2 排水设计 580

［算例17-7］某场地地面排水设计计算 581

17.9.3 排水结构举例 582

17.10.2 泡沫聚苯乙烯的主要特性 584

17.10.1 概述 584

17.10 超轻质填料筑路堤 584

［实例17-9］比利时Chaudfontaine市的曲棍球场地下排水暗沟 584

［实例17-8］中国国家奥林匹克体育中心曲棍球场的场地排水 584

17.10.3 泡沫聚苯乙烯的工程应用 585

17.10.4 设计与施工 586

17.10.5 工程实例 588

［实例17-10］法国Qualr Canaux桥引工堤工程 588

［实例17-11］法国Motty路段坝坡处挡墙工程 589

参考文献 590

附录 591

附录Ⅰ 有关土工合成材料的国际和国内学术组织 591

附录Ⅱ 土工合成材料名词中英文对照表 596

附录Ⅲ 国内土工合成材料技术指标 607

附录Ⅳ 有关土工膜计算公式的推导 634

索引 641