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土工布隔离材料的破坏分析和隔离层设计解析

土工布置于粗粒土层与细粒土层之间起隔离作用时,必须具备足够的强度,以抵抗外部荷载作用下土工布与粗颗粒土之间的相互作用而引起的各种应力。比较典型的工程应用是将士工织物铺设于下部经过碾压的路基或路床与上部碎石基层或道砟之间,铺设土工布后,在其上摊铺和碾压粒料层。

在这种工况下,作为隔离层的土工布会承受刺破、顶破、拉伸、撕裂等不同应力极限状态或应力状态的组合。在隔离设计中,应根据具体实际工程条件,验证分析不同应力状态下土工布的力学性能。

土工布的各类力学性能指标都是在理想条件下,通过室内试验测定的,可以认为是该项力学性能指标的最大值。在采用土工布,以及后续其他土工合成材料进行工程应用设计时,必须考虑材料在运输、储存、施工期间以及工作条件下各种不利因素对其特性的影响,在设计中应使用材料的允许值(allowable values)。为此,需要对试验测定的特性指标,参照室内与现场条件的差异进行折减,即引入考虑各种影响因素的折减系数( Reduction Factor)。

不同类型土工合成材料在各种功能设计与应用中,涉及的性能参数不同,应考虑的影响因素也不相同,对于土工布的隔离设计与应用,需要考虑施工损伤、材料蠕变和生物与化学降解的影响,对其力学指标进行折减。对土工布力学指标的总折减系数RF等于各种不利因素的分项折减系数的乘积,力学指标的允许值按式计算。

单项折减系数应按实际经验确定,当无经验时,总折减系数可在2.0~5.0之间取值,当对材料的变形要求高、材料蠕变特性明显、施工条件恶劣时,取大值;对于临时性工程,应取小值。各分项折减系数亦可参考给出的取值范围。

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