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摘要：土工织物是岩土工程领域中一种新型建筑材料，在道路工程中被广泛地应用于沥青路面裂缝及软土地基中。本文对土工织物的特性、应用、设计计算及工程应用概况进行了较详细的阐述。关键词：土工织物道路工程 反射裂缝软土地基应用
1概述土工织物的另一名称为土工布。早期产品少，意思为用于岩土工作中的一种布状材料。土工织物是工程领域中一种新型建筑材料，应用于岩土工程、土木工程、水利工程、环境工程、交通工程、市政工程及围海造地工程。土工织物是由聚合物形成的纤维制品的总称。目前在道路工程中已被广泛地应用于软土地基处理中。土工织物是工业发展的产物，其出现已经有100多年的历史，但应用于土建工程则是30年代末才开始的。首先是将塑料薄膜作为防渗材料应用于水利工程。到50年代末，土工织物开始应用于海岸护坡工程。直到70年代末，随着无纺织物的推广，土工织物才以很快的速度发展起来，从而在岩土工程学科中形成一个重要的分支。1977年在法国巴黎举行的第一次国际土工织物会议上，J.P.Giroud把它命名为“土工织物”(Geotextile)，并于1986年在维也纳召开的第三届国际土工织物会议上将它称之为“岩土工程的一场革命”。从60年代中期到70年代末，有纺织物开始在我国应用于河道、涵闸及防治路基翻浆冒泥等工程；80年代初，无纺织物开始在铁路工程上试用
2土工织物的特性表征土工织物产品特性的主要指标包括：产品形态、物理性质、力学性质、水理性质、耐久性等。土工织物突出的优点是重量轻、整体连续性好（可做成较大面积的整体）、施工方便、抗拉强度较好、抗腐蚀和抗微生物侵蚀好。缺点是未经处理，抗紫外线能力低，如暴露在外，受紫外线直接照射容易老化，如不直接暴露，则抗老化及耐久性能仍较高。
2.1产品形态主要是指产品的材质及制造方法、宽度等。由于土工织物的原料都是由聚酰胺纤维(尼龙)、聚酯纤维(绦纶)、聚丙烯腈(腈纶)和聚丙烯纤维(丙纶)等高分子化合物(聚合物)经加工后合成。因此土工织物产品因制造方法和用途不
2.3力学性质表征力学性质的主要指标有抗拉强度、断裂时延伸率、撕裂强度、穿透强度、握持抗拉强度、顶破强度、疲劳强度、徐变性、聚合物与土体间摩擦系数等。对于抗拉强度大部分常用的无纺型土工织物为10～30kN/m。高强度的为30～100kN/m,最常用的编织型土工织物为20～50kN/m,高强度的为50～100kN/m。个别的编织土工织物可达到100～1000kN/m。
2.4水理性质土工织物的水理性质主要用土工织物垂直向和水平向透水性来表征(即导水性)。大部分编织与热粘型无纺土工织物的导水性甚小；针刺无纺型土工织物为10-6～10-5m2/s；土工网为10-4～10-2m2/s；土工塑料排水板(带)为10-4～10-2m2/s。
2.5耐久性土工织物的耐久性即抗老化、抗化学侵蚀性、抗生物侵蚀性、抗磨性、抗温度、冻融及干湿变化性。抗老化是指高分子材料加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素影响，使其各种性能逐渐蜕化的现象。老化是一种不可逆的化学变化。主要表现在：(1)外观变化，发粘、变硬、变脆等；(2)物理化学特征的变化，如比重、熔点、耐寒性和耐热性等；(3)力学性能即抗拉强度、剪切强度、伸长率以及弹性等减小或丧失。
3．土工织物的应用 在面层与基层之间、面层内合适位置或罩面底部铺设土工织物，利用筋材的张拉作用、筋材与结构间的摩擦作用和裂缝在沥青面层中扩展时筋材的桥联作用，可以减弱下部裂缝尖端应力集中程度，降低裂缝向上扩展的速度，甚至改变其扩展的方向，从而达到抑制反射裂缝形成的目的，延长路面的使用寿命。土工织物应用于处理软土地基主要有渗漏排水作用、对二种不同材料的隔离作用、网孔渗透过滤作用和利用土工织物的强度起加筋作用。
3.1嵌锁挤作用在碾压过程中通过格栅网孔中的粒料互相包裹、嵌挤，可将格栅上面的沥青混合料与下面的基层材料有机结合起来，使基层、面层形成一个上、下嵌锁的整体，从而使这种机械的咬合体形成一个高度的压实体。通过格栅整体受力作用，产生较强的抗滑动摩阻力，由于格栅本身能承担部分外来作用力，使沥青混合料所受应力减小，即使局部受到集中荷载而产生较大压实力或推移力，格栅与矿料也将产生整体效应来抵抗外来荷载对路面的作用力。
3.2.2土工织物与结构层的结合状态对其加筋作用影响很大。只用在土工织物与沥青面层底部完全联结时才能起到加筋作用。土工织物与半刚性基层之间完全结合有利于降低沥青面层底部拉应力集中，但它与半刚性基层处于光滑接触状态，有利于改善剪应力集中状态。从复合应力强度因子和裂缝扩展角两方面考虑，土工织物与半刚性基层结合完好，可以延长沥青面层的使用寿命。
3.3.2土工织物与上、下结构层完全联结时，在对称荷载作用下，土工织物的桥联增韧效应降低裂缝尖端应力集中程度，在裂缝扩展初期最为显著，在扩展后期逐渐趋稳定。而且，裂缝扩展至某一位置后将停止不前。在非对称荷载作用下，土工织物材料均能降低裂缝尖端的拉应力和剪应力集中但降低拉应力集中的效果更为显著，此时裂缝主要表现为剪切型开裂，而且这种剪切作用随着裂缝扩展而增强。土工织物降低剪应力集中的作用在裂缝扩展初期较为明显。
3.3.3土工织物的桥联增韧效应会降低拉应力的集中程度，当裂缝接近路表时会牌受压状态，这将消弱水平荷载的影响，最终水平荷载对裂缝扩展的影响不大。
另外，根据断裂力学理论，路面结构层之间的模量比层间结合方式对垂直界面裂缝尖端应力强度因子的奇异性具有较大影响。一般情况下，连续接合方式，可以减小垂直界面裂缝向相邻结构层发展的可能性，开形成沿界面方向的分叉型滑移裂缝。这就从理论上解释了碎石缓冲层、土工织物等在路面结构中阻止延缓裂缝向上扩展的机理。
1概述土工织物的另一名称为土工布。早期产品少，意思为用于岩土工作中的一种布状材料。土工织物是工程领域中一种新型建筑材料，应用于岩土工程、土木工程、水利工程、环境工程、交通工程、市政工程及围海造地工程。土工织物是由聚合物形成的纤维制品的总称。目前在道路工程中已被广泛地应用于软土地基处理中。土工织物是工业发展的产物，其出现已经有100多年的历史，但应用于土建工程则是30年代末才开始的。首先是将塑料薄膜作为防渗材料应用于水利工程。到50年代末，土工织物开始应用于海岸护坡工程。直到70年代末，随着无纺织物的推广，土工织物才以很快的速度发展起来，从而在岩土工程学科中形成一个重要的分支。1977年在法国巴黎举行的第一次国际土工织物会议上，J.P.Giroud把它命名为“土工织物”(Geotextile)，并于1986年在维也纳召开的第三届国际土工织物会议上将它称之为“岩土工程的一场革命”。从60年代中期到70年代末，有纺织物开始在我国应用于河道、涵闸及防治路基翻浆冒泥等工程；80年代初，无纺织物开始在铁路工程上试用
摘自：毕业论文范文格式www.udooo.com
；80年代中期，土工织物才在我国的水利、铁路、公路、军工、港口、建筑、矿冶和电力等领域逐渐推广应用。土工织物根据制造工艺不同，可分为有纺型土工织物、编织型土工织物、无纺型土工织物。2土工织物的特性表征土工织物产品特性的主要指标包括：产品形态、物理性质、力学性质、水理性质、耐久性等。土工织物突出的优点是重量轻、整体连续性好（可做成较大面积的整体）、施工方便、抗拉强度较好、抗腐蚀和抗微生物侵蚀好。缺点是未经处理，抗紫外线能力低，如暴露在外，受紫外线直接照射容易老化，如不直接暴露，则抗老化及耐久性能仍较高。
2.1产品形态主要是指产品的材质及制造方法、宽度等。由于土工织物的原料都是由聚酰胺纤维(尼龙)、聚酯纤维(绦纶)、聚丙烯腈(腈纶)和聚丙烯纤维(丙纶)等高分子化合物(聚合物)经加工后合成。因此土工织物产品因制造方法和用途不
一、宽度和重量规格变化甚大，宽度可从几厘米到十多米或更宽。
2.2物理性质表征物理性质的主要指标有单位面积质量、厚度、开孔尺寸及均匀性。单位面积质量通常是指土工织物每平方米的质量，通常每平方米的质量在0.1kg到1.0kg。土工织物的厚度与成型方法有关，每平方米的重量从16克到900克不等。应用于软土地基处理中一般为数百克。开孔尺寸(等效孔径)无纺型土工织物为0.05～0.5mm,编织型土工织物为0.1～1.0mm。2.3力学性质表征力学性质的主要指标有抗拉强度、断裂时延伸率、撕裂强度、穿透强度、握持抗拉强度、顶破强度、疲劳强度、徐变性、聚合物与土体间摩擦系数等。对于抗拉强度大部分常用的无纺型土工织物为10～30kN/m。高强度的为30～100kN/m,最常用的编织型土工织物为20～50kN/m,高强度的为50～100kN/m。个别的编织土工织物可达到100～1000kN/m。
2.4水理性质土工织物的水理性质主要用土工织物垂直向和水平向透水性来表征(即导水性)。大部分编织与热粘型无纺土工织物的导水性甚小；针刺无纺型土工织物为10-6～10-5m2/s；土工网为10-4～10-2m2/s；土工塑料排水板(带)为10-4～10-2m2/s。
2.5耐久性土工织物的耐久性即抗老化、抗化学侵蚀性、抗生物侵蚀性、抗磨性、抗温度、冻融及干湿变化性。抗老化是指高分子材料加工、贮存和使用过程中，由于受内外因素影响，使其各种性能逐渐蜕化的现象。老化是一种不可逆的化学变化。主要表现在：(1)外观变化，发粘、变硬、变脆等；(2)物理化学特征的变化，如比重、熔点、耐寒性和耐热性等；(3)力学性能即抗拉强度、剪切强度、伸长率以及弹性等减小或丧失。
3．土工织物的应用 在面层与基层之间、面层内合适位置或罩面底部铺设土工织物，利用筋材的张拉作用、筋材与结构间的摩擦作用和裂缝在沥青面层中扩展时筋材的桥联作用，可以减弱下部裂缝尖端应力集中程度，降低裂缝向上扩展的速度，甚至改变其扩展的方向，从而达到抑制反射裂缝形成的目的，延长路面的使用寿命。土工织物应用于处理软土地基主要有渗漏排水作用、对二种不同材料的隔离作用、网孔渗透过滤作用和利用土工织物的强度起加筋作用。
3.1嵌锁挤作用在碾压过程中通过格栅网孔中的粒料互相包裹、嵌挤，可将格栅上面的沥青混合料与下面的基层材料有机结合起来，使基层、面层形成一个上、下嵌锁的整体，从而使这种机械的咬合体形成一个高度的压实体。通过格栅整体受力作用，产生较强的抗滑动摩阻力，由于格栅本身能承担部分外来作用力，使沥青混合料所受应力减小，即使局部受到集中荷载而产生较大压实力或推移力，格栅与矿料也将产生整体效应来抵抗外来荷载对路面的作用力。
3.2加筋作用
3.2.1土工织物在受力变形时所产生的张力通过增大土工织物与结构层的层间剪应力来传递，即增大裂缝处剪应力集中。但只有当土工织物张拉模量大于某一数值时才能起到加筋作用。3.2.2土工织物与结构层的结合状态对其加筋作用影响很大。只用在土工织物与沥青面层底部完全联结时才能起到加筋作用。土工织物与半刚性基层之间完全结合有利于降低沥青面层底部拉应力集中，但它与半刚性基层处于光滑接触状态，有利于改善剪应力集中状态。从复合应力强度因子和裂缝扩展角两方面考虑，土工织物与半刚性基层结合完好，可以延长沥青面层的使用寿命。
3.3桥联增韧效应
3.3.1裂缝扩展至沥青面层内时，铺设在沥青面层与半刚性基层之间的土工织物会体现出一种桥联增韧效应。一般这种桥联增韧效应随着土工织物的张拉模量的增大而加强。3.3.2土工织物与上、下结构层完全联结时，在对称荷载作用下，土工织物的桥联增韧效应降低裂缝尖端应力集中程度，在裂缝扩展初期最为显著，在扩展后期逐渐趋稳定。而且，裂缝扩展至某一位置后将停止不前。在非对称荷载作用下，土工织物材料均能降低裂缝尖端的拉应力和剪应力集中但降低拉应力集中的效果更为显著，此时裂缝主要表现为剪切型开裂，而且这种剪切作用随着裂缝扩展而增强。土工织物降低剪应力集中的作用在裂缝扩展初期较为明显。
3.3.3土工织物的桥联增韧效应会降低拉应力的集中程度，当裂缝接近路表时会牌受压状态，这将消弱水平荷载的影响，最终水平荷载对裂缝扩展的影响不大。
另外，根据断裂力学理论，路面结构层之间的模量比层间结合方式对垂直界面裂缝尖端应力强度因子的奇异性具有较大影响。一般情况下，连续接合方式，可以减小垂直界面裂缝向相邻结构层发展的可能性，开形成沿界面方向的分叉型滑移裂缝。这就从理论上解释了碎石缓冲层、土工织物等在路面结构中阻止延缓裂缝向上扩展的机理。