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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5

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14

第一篇 材料及其特性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20

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38

1.4 土工膜43

1.4.1 土工膜的种类43

1.4.2 制造土工膜的基本材料43

1.4.3 土工膜制造工艺简介44

1.4.4 土工膜的一般特性45

1.5 土工特种材料48

1.5.1 土工格栅48

1.5.2 土工模袋54

1.5.3 土工网58

1.5.4 土工网垫和土工格室60

1.5.5 超轻型土工合成材料63

1.5.6 土工合成材料膨润土垫(GCL)64

1.5.7 土工管袋和土工包67

1.6 土工复合材料69

1.6.1 复合土工膜70

1.6.2 土工复合排水材72

1.6.3 土工排水管77

参考文献79

第2章 土工合成材料的工程特性与试验81

2.1 综述81

2.2 物理特性82

2.2.1 厚度82

2.2.2 单位面积重量83

2.3 力学特性84

2.3.1 抗拉强度84

2.3.2 握持力87

2.3.3 梯形撕裂力87

2.3.4 顶破强度89

2.3.5 刺破强度91

2.3.6 落锥穿透试验92

2.3.7 蠕变特性93

2.4 土工合成材料与土相互作用时界面摩擦特性与试验95

2.4.1 直剪摩擦试验96

2.4.2 拉拔摩擦试验97

2.5 水力学特性与试验100

2.5.1 土工织物的孔隙率100

2.5.2 土工织物的孔径101

2.5.3 土工合成材料的渗透特性103

2.5.4 淤堵试验108

2.6 塑料排水带(板)的特性与测试111

2.7 土工合成材料的耐久性113

2.7.1 抗老化特性与试验113

2.7.2 抗化学腐蚀的能力与试验114

2.7.3 铺设损伤115

2.7.4 温度、冻融及干湿度变化对合成材料性能的影响115

2.8 《99测试规程》新增加的其他测试项目115

参考文献117

第二篇 设计与施工要点118

第3章 防渗118

3.1 综述118

3.1.1 土工膜应用发展概况118

3.1.2 土工膜防渗的应用范围119

3.2 土工膜的选择121

3.2.1 土工膜的种类121

3.2.2 基本特性123

3.2.3 土工膜的选择127

3.3 土工膜防渗层结构127

3.3.1 膜上保护层127

3.3.2 支持层128

3.3.3 土工膜防渗层的类型129

3.4 土工膜防渗层渗漏量的计算130

3.4.1 土工膜的渗漏量130

3.4.2 缺陷渗漏量131

3.4.3 算例134

3.4.4 讨论138

3.4.5 土工膜铺盖下透水地基渗流计算138

3.4.6 土工膜铺盖的底部排水排气和上部压重139

3.5 水压力作用下土工膜厚度的计算141

3.5.1 薄膜理论公式141

3.5.2 前苏联的经验公式143

3.5.3 Giroud公式144

3.5.4 厚度计算算例144

3.6 边坡稳定与锚固148

3.6.1 稳定分析概述148

3.6.2 堆石坝坡土工膜抗滑稳定分析148

3.6.3 土坝坝坡铺土工膜抗滑稳定分析150

3.6.4 锚固槽的细部设计153

3.7.1 土工膜接头154

3.7 施工要点154

3.7.2 土工膜的拼接155

3.7.3 拼接缝的质量检查158

3.7.4 土工膜铺设158

3.8 有关规范内容摘录159

3.8.1 说明159

3.8.2 《国标》中的有关规定160

3.8.3 《水利行标》中的有关规定161

参考文献164

第4章 隔离165

4.1 综述165

4.2 作用机理166

4.2.1 概述166

4.2.2 隔离材料孔径和渗透性分析166

4.2.3 受力分析166

4.3 土工织物隔离层在道路工程中的应用169

4.3.1 在未铺砌道路中的应用170

4.4 施工技术要求174

4.4.1 土工织物的展铺和连接方法174

4.3.2 在铺砌道路中的应用174

4.4.2 防止土工织物破坏的施工要求176

4.5 有关规范内容摘录177

4.5.1 说明177

参考文献177

第5章 加筋179

5.1 综述179

5.1.1 土工合成材料加筋材179

5.1.2 土工合成材料加筋工程180

5.1.3 加筋设计方法184

5.2 加筋机理和筋材的选用185

5.2.1 加筋的机理185

5.2.2 加筋材料的选择189

5.3.2 计算模型和理论193

5.3 加筋支挡结构设计与施工193

5.3.1 结构的组成和类型193

5.3.3 基本资料194

5.3.4 条带式挡墙设计方法196

5.3.5 筋材满铺并具有面板的加筋挡墙设计205

5.3.6 施工要点217

5.4 加筋陡坡设计与施工218

5.4.1 计算模型与理论218

5.4.2 基本资料219

5.4.3 设计方法与步骤219

5.4.4 施工要点225

5.5 软土地基上的加筋堤226

5.5.1 计算模型与计算方法226

5.5.2 基本资料228

5.5.3 设计方法和步骤228

5.5.4 施工要点235

5.6 有限单元法在加筋堤分析中的应用237

5.7 有关规范规定摘录240

参考文献269

第6章 过滤与排水271

6.1 综述271

6.2 过滤272

6.2.1 作用机理272

6.2.2 设计方法275

6.2.3 材料的选择287

6.3 排水288

6.3.1 土工合成材料的渗透性288

6.3.2 设计方法291

6.3.3 材料选择和设计参数的确定306

6.4.2 《国标》中的有关规定307

6.4.1 说明307

6.4 有关规范规定摘录307

6.3.4 施工技术要求307

6.4.3 《水利行标》中的有关规定308

6.4.4 《公路行标》中的有关规定309

6.4.5 《水运行标》中的有关规定312

6.4.6 《铁路行标》中的有关规定314

参考文献318

第7章 防护322

7.1 综述322

7.2 防水流冲蚀防护结构的设计323

7.2.1 土工织物软体沉排323

7.2.2 联锁压块软体沉排335

7.2.3 土工合成材料石笼和沉枕337

7.2.4 土工模袋343

7.2.5 三维网垫植被护坡350

7.3.1 概述354

7.3 防冻结构的设计与施工354

7.3.2 防冻结构设计355

7.4 道路反射裂缝的防治358

7.4.1 路面使用质量的评价358

7.4.2 土工合成材料防治反射裂缝所起的作用360

7.4.3 织物层厚度、强度及耐温性361

7.4.4 施工要点361

7.5 有关规范规定摘录363

7.5.1 说明363

7.5.2 《国标》中的有关规定363

7.5.3 《水利行标》中的有关规定366

7.5.4 《公路行标》中的有关规定367

7.5.5 《水运行标》中的有关规定375

7.5.6 《铁路行标》中的有关规定381

参考文献384

8.1 综述386

8.1.1 土工合成材料在铁路工程中的应用386

第三篇 工程应用386

第8章 路、桥与支挡工程386

8.1.2 土工合成材料在公路工程中的应用389

8.1.3 土工合成材料在机场工程中的应用390

8.1.4 土工合成材料在支挡结构中的应用390

8.2 工程实例391

［实例8-1］应用土工合成材料防治铁路路基基床翻浆冒泥391

［实例8-2］用土工合成材料防护铁路路基边坡393

［实例8-3］土工合成材料在软土地基筑堤中的应用394

［实例8-4］土工合成材料加筋土桥台399

［实例8-5］土工合成材料加筋土挡墙401

［实例8-6］采用土工合成材料防治道路路面反射裂缝411

［实例8-7］土工合成材料用于公路路面、机场道面裂缝修复415

［实例8-8］土工合成材料在林区公路、沙漠公路中的应用418

［实例8-9］土工合成材料在日本大分机场工程中的应用423

［实例8-10］应用土工织物防治路基冻害426

［实例8-11］土工合成材料整治路基病害和在特殊土筑堤中的应用433

［实例8-12］排水软管在路基工程中的应用440

参考文献440

第9章 闸、坝工程443

9.1 综述443

9.1.1 应用范围443

9.1.2 发展概况445

9.1.3 前景展望449

9.2 工程应用实例450

9.2.1 堤防的反滤排水450

［实例9-1］内蒙古半拉山堤防段护坡450

［实例9-2］鸭绿江赵氏沟堤防护坡453

［实例9-3］渭河曹家滩堤防工程454

［实例9-4］安庆市长江丁马段大堤减压井土工织物滤层456

9.2.2 闸457

［实例9-5］江苏江都西闸利用土工织物治理冲刷的效果457

［实例9-6］江苏施桥二线船闸工程中应用土工织物的效果459

［实例9-7］土工合成材料在河北王帽圈蓄水闸的应用461

［实例9-8］土工合成材料在承德市橡胶坝工程上的应用464

9.2.3 挡水坝与跌水坝465

［实例9-9］摩洛哥Ait Chouarit坝465

［实例9-10］广西田村水库土石坝466

［实例9-11］尼日利亚Jibiya坝470

［实例9-12］福建水口水电站上下游围堰472

［实例9-13］引滦入津黎河段模袋混凝土跌水坝475

9.2.4 尾矿坝480

［实例9-14］辽宁柴河铅锌矿尾矿坝工程480

［实例9-15］辽宁北台钢厂张家沟尾矿坝工程482

［实例9-16］山西毛家湾尾矿库应用土工织物情况485

［实例9-17］辽宁本钢电厂大清沟灰坝土工织物滤层486

9.2.5 煤灰坝486

［实例9-18］江苏谏壁电厂真观山灰坝土工织物滤层487

9.2.6 堤坝防渗489

［实例9-19］孤东水库围坝截渗工程490

［实例9-20］山东孤河水库垂直铺膜防渗工程493

［实例9-21］江苏省骆马湖南堤495

［实例9-22］大海子水库496

［实例9-23］辽宁省浑河砂基上土堤垂直铺膜防渗工程497

［实例9-24］浆砌石工程土工膜防渗技术501

［实例9-25］汉江王甫洲水利枢纽围堤防渗工程502

参考文献506

第10章 护岸工程509

10.1 综述509

10.2 护岸工程实例510

［实例10-1］泰州船闸引航道的模袋护坡510

［实例10-2］铰链式混凝土模袋沉排护底511

［实例10-3］南引红土山防洪堤预制混凝土板护坡518

［实例10-4］嫩江防洪工程简易模袋混凝土护坡520

［实例10-5］卫运河土工织物结合生物护坡523

［实例10-6］绿色挡土护坡工程526

［实例10-7］三峡古树岭高边坡加筋草皮防护530

［实例10-8］抽砂充填土工织物长管袋褥垫沉排坝532

［实例10-9］黄河下游用织物长管袋软体排护底护岸535

［实例10-10］下六家子冰上沉排护岸工程539

［实例10-11］辽河康平县兰家段护岸工程541

［实例10-12］山东黄河塑料编织袋土枕护脚工程545

［实例10-13］长江下游护岸工程547

［实例10-14］下荆江后洲编织物土枕护岸548

［实例10-15］治理深圳河土工合成材料示范工程549

10.3 丁坝工程实例554

［实例10-16］辽河新发堡丁坝554

［实例10-17］松花江夹津沟丁坝556

参考文献557

第11章 港湾及海岸工程558

11.1 综述558

11.1.1 码头工程558

11.1.2 防波堤工程561

11.1.3 堆场与道路工程562

11.1.4 海岸护岸工程562

11.2 堆场、防波堤、码头工程565

11.2.1 堆场的加固方法及实例565

［实例11-1］天津新港东突堤软基处理工程566

11.2.2 防波堤软基加固及实例569

［实例11-2］青岛前湾港区工作船港池防波堤工程571

11.2.3 码头工程中反滤层应用实例573

［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573

11.3.1 概述576

11.3 围海造陆工程576

11.3.2 工程实例577

［实例11-4］荷兰三角洲东谢尔德(Eastern Scheldt)闸应用土工织物577

［实例11-5］辽宁大洼三角洲防潮堤护坡试验段581

［实例11-6］土工合成材料在大港油田海堤中的应用592

［实例11-7］土工织物在浙江象山县大目涂堤基中的应用597

11.4 土工织物充砂袋筑堤601

11.4.1 概述601

11.4.2 工程实例604

［实例11-8］上海外高桥造修船基地围堤充砂袋的应用604

［实例11-9］大型充砂袋应用于黄骅港一期工程607

［实例11-10］向外海推广工程的教训611

［实例11-11］长江口航道浚深工程中护底排及充砂管袋的应用615

11.5 问题分析626

参考文献627

12.2.1 常用材料628

12.2 常用的土工合成材料和用于防汛抢险的优点628

第12章 防汛抢险工程628

12.1 综述628

12.2.2 优点629

12.2.3 抢险用土工合成材料制品630

12.3 汛期中常见的险情和原因分析631

12.3.1 常见险情631

12.3.2 险情成因和抢护原则632

12.4 土工合成材料在防汛抢险中的应用633

12.4.1 堤岸崩塌633

［实例12-1］漳河河北省陈村段堤岸坍塌抢险634

［实例12-2］新济州崩岸时陡坎的抢护635

12.4.2 堤坝地基管涌636

［实例12-4］淮河陈大湾堤段地基管涌抢险637

［实例12-5］洪湖市长江干堤小沙角管涌抢险637

［实例12-3］堤段地基管涌抢险637

［实例12-6］监利长江干堤三支角管涌抢险638

12.4.3 堤坝背水坡散浸639

［实例12-7］监利县长江干堤上车湾内脱坡和严重散浸抢险640

［实例12-8］监利县长江干堤卢家月严重散浸640

12.4.4 堤身跌窝与漏洞640

［实例12-9］武汉市汉口沿江堤丹水池段险情642

12.4.5 洪水漫顶或风浪冲蚀643

［实例12-10］黑龙江省库里泡水库防浪抢险644

［实例12-11］安徽省天长县三荡湖圩堤洪水漫顶抢险644

12.4.6 裂缝644

［实例12-12］钱粮湖农场采桑湖大堤裂缝645

12.4.7 堤内脱坡645

［实例12-13］洪湖市长江干堤王家潭由裂缝引起的内脱坡645

［实例12-16］湖北省汉川市汉北河堤民乐闸闸门变形漏水646

［实例12-15］湖北省新洲县举水汪套堤一座涵洞抢险646

［实例12-14］京杭大运河江苏省扬州市通运闸整体倒塌抢险646

12.4.8 涵闸抢险646

12.4.9 溃口抢堵647

［实例12-17］北京怀柔县沙河溃口抢险647

［实例12-18］江苏省苏州、无锡一带圩堤溃口抢险647

［实例12-19］湖北省牌洲合镇垸溃口647

［实例12-20］湖南安造垸溃口648

［实例12-21］1998洪水九江大堤溃口抢险648

12.5 工程汛后除险649

［实例12-22］武汉市洪山区佐岭堤汛后除险650

［实例12-23］九江市溃口段汛后除险650

参考文献650

第13章 地下工程652

13.1 综述652

13.2.1 在隧洞等工程中的应用653

13.2 土工合成材料在隧洞及地铁工程中的应用653

［实例13-1］大瑶山隧道聚乙烯塑料膜防水工程654

［实例13-2］降低隧道基床地下水位的渗滤排水管656

［实例13-3］小山水电工程中采用排水软管排水657

［实例13-4］河北省引青济秦输水洞工程660

13.2.2 上海地铁、过江隧道等地下工程中的应用662

13.3 土工合成材料在地下工程施工防护中的应用664

13.3.1 注浆布袋桩作地下帷幕664

［实例13-5］吴泾热电厂沉井开挖防护664

13.3.2 用塑料排水板降低打桩产生的超孔隙水压力665

［实例13-6］上海芦湾财办高层建筑施工防护665

13.3.3 深基开挖及板桩斜土锚防护668

［实例13-7］上海太平洋饭店开挖防护669

13.4 土坝地基中垂直防渗墙的应用670

13.4.1 锁口塑料板桩(Geolock)670

［实例13-8］意大利Valle Cornuta坝670

13.5 用于深矿坑回填的土工织物671

13.4.2 地下垂直铺设土工膜防渗671

参考文献673

第14章 农田水利工程674

14.1 综述674

14.2 渠道防渗675

14.2.1 概述675

14.2.2 设计要求675

14.2.3 工程实例676

［实例14-1］北京市东北旺农场塑料薄膜渠道防渗676

14.3 灌溉排水678

14.3.1 低压管道输水灌溉(井灌区)678

［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679

14.3.2 暗管排水682

［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684

［实例14-4］山东引黄济青工程685

14.3.3 渠坡排水685

14.4 农用机井686

14.4.1 灌溉机井686

［实例14-5］土工织物在浅井中的应用686

［实例14-6］土工织物在中深井中的应用687

14.4.2 辐射井690

［实例14-7］内蒙古杭锦右旗Ⅰ号辐射井691

14.5.1 概述692

14.5 滴灌692

14.5.2 工程实例693

［实例14-8］河北省大厂回族自治县毛庄果园滴灌工程693

14.6 灌区渡槽695

14.6.1 概述695

14.6.2 工程实例695

［实例14-9］吉林省星星哨水库灌区南崴子渡槽695

［实例14-10］广西玉林地区混凝土渡槽分(裂)缝防漏处理697

14.7.1 概述698

14.7 水土保持698

14.7.2 工程实例699

［实例14-11］河北省迁西县采用编织袋装土修谷坊699

［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700

14.8 挡水与防渗701

［实例14-13］桩膜围堰701

［实例14-14］截潜流工程703

14.9 渠道加筋706

［实例14-15］武都引水涪梓干渠使用土工格栅加筋706

参考文献710

第15章 环境工程711

15.1.综述711

15.1.1 环境问题和环境工程711

15.1.2 环境问题与岩土工程712

15.1.3 土工合成材料在环境工程中应用的优点和特点712

15.1.4 土工合成材料在环境工程中的应用历史和现状714

15.2 土工合成材料的应用715

15.2.1 三废处理715

15.2.2 蓄水池的防尘防蒸罩722

15.2.3 截潜供水工程724

15.2.4 加筋土堤植被音障725

15.2.5 反渗透膜技术727

15.3 工程实例728

［实例15-1］北京六里屯垃圾填埋场728

［实例15-2］PVC土工膜用于磷石膏尾矿堆衬垫729

［实例15-3］自来水池浮动罩732

参考文献734

第16章 建筑工程736

16.1 综述736

16.1.1 建筑物及构筑物地基加筋垫层736

16.1.4 土工合成材料在桩基工程中的应用737

16.1.3 建筑物地基的排水固结737

16.1.2 建筑物深基础排水减压737

16.1.5 利用土工合成材料处理膨胀土地基738

16.1.6 其他方面的应用738

16.2 工程实例741

［实例16-1］加筋垫层处理房屋建筑软基741

［实例16-2］加筋垫层处理油罐软基743

［实例16-3］高层建筑深基础土工织物盲沟排水工程753

［实例16-4］机场桩承堤工程755

［实例16-5］泉城广场地下防水工程757

［实例16-6］徐州金穗大厦地下室顶板防水工程758

［实例16-7］机械工业部济南锻压研究所屋面防水工程760

［实例16-8］住宅楼屋面聚乙烯丙纶双面复合防水卷材防水762

参考文献764

［实例17-1］香港九龙狮子岭某住宅区的防冲障墙765

17.2 防冲障墙765

17.1 综述765

第17章 其他工程765

17.3 防爆堤767

17.3.1 概述767

17.3.2 格栅加筋堤768

［实例17-2］防爆加筋堤768

17.3.3 施工方法768

17.4 隔振屏768

17.4.1 概述768

17.4.2 VIBROSOL隔振屏的结构和材料769

17.4.3 原位测试结果770

［实例17-3］设置在比利时Limelette地方的某隔振屏770

17.5 滞雪篱和滞砂篱770

17.5.1 概述770

［实例17-4］法国Caudebec-en-Caux挡墙工程771

17.6.2 工程实例771

17.6.1 概述771

17.5.2 障篱结构771

17.6 纤维土与网片土771

［实例17-5］法国A7高速公路上的纤维土工程772

17.7 土工合成材料锚773

17.7.1 概述773

17.7.2 锚固设计773

17.8 土钉775

17.8.1 概述775

17.8.2 土钉设计775

［实例17-6］土工合成材料拉筋土钉加固土坡的设计计算776

17.9 地面排水778

17.9.1 概述778

17.9.2 排水设计778

［实例17-7］某场地地面排水设计计算779

17.9.3 排水结构举例781

［实例17-9］比利时Chaudfontaine市的曲棍球场地下排水暗沟782

［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782

17.10 超轻质填料筑路堤783

17.10.1 概述783

17.10.2 泡沫聚苯乙烯的主要特性783

17.10.3 泡沫聚苯乙烯的工程应用784

17.10.4 设计与施工785

17.10.5 工程实例786

［实例17-10］法国Quatre Canaux桥引堤工程786

［实例17-11］法国Motty路段坍坡处挡墙工程788

参考文献788

附录790

附录Ⅰ 有关土工合成材料的国际和国内学术组织790

附录Ⅱ 土工合成材料名词中英文对照表796

附录Ⅲ 国内土工合成材料技术指标808

附录Ⅳ 有关土工膜计算公式的推导845

索引851