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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