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摘要 本文阐述了土工布的加筋作用机理，并结合某铁路实测资料，分析了土工布在提高地基承载能力、减小沉降和提高抗滑稳定性等方面的作用。
关键词 土工布；铁路；软基加固；应用
Abstract: This paper geotextiles reinforcement mechanism combined with certain railway the measured data, and analyzes the fabric in improving foundation carrying capacity, and reduces the settlement and improves the anti-sliding stability and other aspects of the role.
Key Words geotextile; railway; soft ground treatment; application
中图分类号：F530.3文献标识码：A文章编号：
1 概述
合成纤维材料在土工中的应用始于上世纪50年代末期，我国在60年代中期开始在工程中应用, 80年代以来在铁路、公路软基处理中得到了广泛应用。
为了研究其作用机理及应用范围，许多学者和工程技术人员对此进行了大量的实践和研究工作。在土工布应用方面，通过实践，我国已取得许多实践经验[1]，在机理方面也进行了一系列研究,取得了一些成果，为土工合成材料在工程中的应用打下了良好的基础。但试验条件往往与施工现场有较大差异，如软土厚度不均、不均匀沉降、室内试验中荷载尺寸效应等的影响，因此会导致一些试验结论与实际工程不相符的情况[2]，一方面原因是受试验条件的制约，试验不一定能全面而真实反映实际工程情况，往往会夸大土工布的作用；另一方面原因是实际工程采取的分析方法不当，有时会得到一些和实验室不相符的结论，导致过分弱化土工合成材料的作用，影响土工合成材料在工程中的应用。土工布是土工合成材料的一种，本文阐述了土工布的加筋作用机理，并结合某铁路实测资料，提出了侧向位移分析法，分析了土工布在提高抗滑稳定性等方面的作用。
2 土工布的加筋作用机理
2.1 提高地基承载力和地基稳定性
在路堤荷载作用下，土工布与地基土的摩擦力作用使土体中的拉应力传递到筋体上，筋体承受拉力，而筋间土承受压力和剪应力，使加筋土中筋体和土体都能很好地发挥各自的潜能，从而形成了筋体与土体间的粘聚作用和嵌固作用，使土体得以挤密，增强了土体的整体性和连续性，限制了土体的侧向变形，因此可提高地基土承载能力和地基稳定性。
2.2 提高路基的整体性
通常土工织物与砂垫层共同作为一层，这一层具有与路堤本身和软土地基不同的刚度，通过这一垫层将堤身荷载向加筋砂垫层两侧扩散、调整并传到软土地基中去，使得路基中心应力减小，两侧土应力增加，从而减小路基中心沉降而增大两侧沉降，因此土工织物既是软土固结时的排水面，又是路堤的柔性筏基，可使地基变形均匀。
2.3 减小沉降
一方面由于土工织物的拉应力作用使得加筋垫层具有较大的刚度，可将路堤荷载向两侧扩散导致土工织物界面以下土体附加应力的减小，从而使土体竖向压缩变形减小，另一方面由于预拉和差异沉降导致土工织物的拉伸变形，这一拉应力需由界面剪应力来平衡，在该界面剪应力的作用下，使得路基沉降区域产生一定大小的隆起变形,从而抵消了路基的部分沉降[3]。
3 土工布加固软基效果实测分析
3.1 某铁路工程概况
3.1.1 地质条件
为滨海洼地，地势平坦。表层为软粘土，黄褐色～褐黄色，软塑～流塑，γ=18.4KN/m3，C=14.4kPa，φ=3.10；下为砂粘土，黄褐色～褐灰色，软塑～流塑，局部含贝壳。
3.1.2 试验方案
试验段采用的试验方案如表1所示。
表1 试验段实际试验方案
试验桩号 土工布 袋装砂井 测点距坡脚距离（m）
间距（m） 长度（m）
K2+020～K2+070 无土工布 1.2 15 5
K2+070～K2+120 一层土工布 1.2 15 5
K2+120～K2+170 二层土工布 1.2 15 5
横断面施工示意图如图1。
图1 横断面施工示意图
3.1.3 土工布的性能指标及其工艺
试验段采用了单位面积质量200g/m土工布,经现场送检，实测结果为：纵向断裂强度41 kN/m，延伸率24%；横向断裂强度30 kN/m，延伸率23%，技术指标均符合设计要求。砂垫层铺设厚度为300 mm，土工布铺设在砂垫层之上，对双层土工布,两层之间填以细砂，设计厚度为200 mm。
3.2 实测侧向位移分析
由于各个断面的土质条件、软土厚度、加载高度等均不相同,因此分析土工布对侧向位移绝对值的影响将不具备可比性,无法得到文献[4]类似的结果,采用绝对值比较甚至会得到和文献[4]截然相反的结论。为了有效对比土工布对限制侧向位移的影响,现利用实测数据,整理并绘制各个断面侧向位移累积曲线如图2、3、4所示，图中表示距坡脚5 m处的累积侧向位移。从图2、3、4中可以看出,K2+050断面(无土工布)曲线前30天侧向位移50mm，半年累积侧向位移130mm；K2+100断面(一层土工布)曲线前30天侧向位移30mm，半年累积侧向位移100mm；K2+150断面(二层土工布)曲线前30天侧向位移20mm，半年累積侧向位移70mm。就是说在相同的时间内,随着土工布层数的增多,侧向位移速率（前30天 ）、累积侧向位移量均减小。说明土工布能有效地约束侧向位移,从而增加地基的抗滑稳定性。需要说明的是,这个分析结论仅是定性的,要得出土工布的定量分析结论,比如土工布的合理层数及
图2 K2+050（无土工布）测点侧向位移累积图
图3 K2+100（一层工布）测点侧向位移累积图
图4 K2+150（二层工布）测点侧向位移累积图
其优化设计等, 还有待于进一步研究。
4 结论与建议
土工布可通过对砂垫层的加筋作用,根据本文提出的侧向位移-沉降曲线分析法可知,土工布可有效约束侧向位移,从而减小地基降量和增加抗滑稳定性。
参考文献
[1]崔伯华.软基采用土工合成材料加固处理效果分析.西安：西安公路交通大学学报, 2001
[2] 石名磊,邓学钧,刘松玉.土工合成材料在加筋土技术中的应用.重庆：重庆交通学院学报, 2002
[3]张功新等.土工布在高速公路软基加固中的应用分析.中国港湾建设. 2006，第1期
[4]王伟.有纺土工织物加筋软土地基的模型试验和机理研究.岩土工程学报. 2000, 22 期
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词 土工布；铁路；软基加固；应用
Abstract: This paper geotextiles reinforcement mechanism combined with certain railway the measured data, and analyzes the fabric in improving foundation carrying capacity, and reduces the settlement and improves the anti-sliding stability and other aspects of the role.
Key Words geotextile; railway; soft ground treatment; application
中图分类号：F530.3文献标识码：A文章编号：
1 概述
合成纤维材料在土工中的应用始于上世纪50年代末期，我国在60年代中期开始在工程中应用, 80年代以来在铁路、公路软基处理中得到了广泛应用。
为了研究其作用机理及应用范围，许多学者和工程技术人员对此进行了大量的实践和研究工作。在土工布应用方面，通过实践，我国已取得许多实践经验[1]，在机理方面也进行了一系列研究,取得了一些成果，为土工合成材料在工程中的应用打下了良好的基础。但试验条件往往与施工现场有较大差异，如软土厚度不均、不均匀沉降、室内试验中荷载尺寸效应等的影响，因此会导致一些试验结论与实际工程不相符的情况[2]，一方面原因是受试验条件的制约，试验不一定能全面而真实反映实际工程情况，往往会夸大土工布的作用；另一方面原因是实际工程采取的分析方法不当，有时会得到一些和实验室不相符的结论，导致过分弱化土工合成材料的作用，影响土工合成材料在工程中的应用。土工布是土工合成材料的一种，本文阐述了土工布的加筋作用机理，并结合某铁路实测资料，提出了侧向位移分析法，分析了土工布在提高抗滑稳定性等方面的作用。
2 土工布的加筋作用机理
2.1 提高地基承载力和地基稳定性
在路堤荷载作用下，土工布与地基土的摩擦力作用使土体中的拉应力传递到筋体上，筋体承受拉力，而筋间土承受压力和剪应力，使加筋土中筋体和土体都能很好地发挥各自的潜能，从而形成了筋体与土体间的粘聚作用和嵌固作用，使土体得以挤密，增强了土体的整体性和连续性，限制了土体的侧向变形，因此可提高地基土承载能力和地基稳定性。
2.2 提高路基的整体性
通常土工织物与砂垫层共同作为一层，这一层具有与路堤本身和软土地基不同的刚度，通过这一垫层将堤身荷载向加筋砂垫层两侧扩散、调整并传到软土地基中去，使得路基中心应力减小，两侧土应力增加，从而减小路基中心沉降而增大两侧沉降，因此土工织物既是软土固结时的排水面，又是路堤的柔性筏基，可使地基变形均匀。
2.3 减小沉降
一方面由于土工织物的拉应力作用使得加筋垫层具有较大的刚度，可将路堤荷载向两侧扩散导致土工织物界面以下土体附加应力的减小，从而使土体竖向压缩变形减小，另一方面由于预拉和差异沉降导致土工织物的拉伸变形，这一拉应力需由界面剪应力来平衡，在该界面剪应力的作用下，使得路基沉降区域产生一定大小的隆起变形,从而抵消了路基的部分沉降[3]。
3 土工布加固软基效果实测分析
3.1 某铁路工程概况
3.1.1 地质条件
为滨海洼地，地势平坦。表层为软粘土，黄褐色～褐黄色，软塑～流塑，γ=18.4KN/m3，C=14.4kPa，φ=3.10；下为砂粘土，黄褐色～褐灰色，软塑～流塑，局部含贝壳。
3.1.2 试验方案
试验段采用的试验方案如表1所示。
表1 试验段实际试验方案
试验桩号 土工布 袋装砂井 测点距坡脚距离（m）
间距（m） 长度（m）
K2+020～K2+070 无土工布 1.2 15 5
K2+070～K2+120 一层土工布 1.2 15 5
K2+120～K2+170 二层土工布 1.2 15 5
横断面施工示意图如图1。
图1 横断面施工示意图
3.1.3 土工布的性能指标及其工艺
试验段采用了单位面积质量200g/m土工布,经现场送检，实测结果为：纵向断裂强度41 kN/m，延伸率24%；横向断裂强度30 kN/m，延伸率23%，技术指标均符合设计要求。砂垫层铺设厚度为300 mm，土工布铺设在砂垫层之上，对双层土工布,两层之间填以细砂，设计厚度为200 mm。
3.2 实测侧向位移分析
由于各个断面的土质条件、软土厚度、加载高度等均不相同,因此分析土工布对侧向位移绝对值的影响将不具备可比性,无法得到文献[4]类似的结果,采用绝对值比较甚至会得到和文献[4]截然相反的结论。为了有效对比土工布对限制侧向位移的影响,现利用实测数据,整理并绘制各个断面侧向位移累积曲线如图2、3、4所示，图中表示距坡脚5 m处的累积侧向位移。从图2、3、4中可以看出,K2+050断面(无土工布)曲线前30天侧向位移50mm，半年累积侧向位移130mm；K2+100断面(一层土工布)曲线前30天侧向位移30mm，半年累积侧向位移100mm；K2+150断面(二层土工布)曲线前30天侧向位移20mm，半年累積侧向位移70mm。就是说在相同的时间内,随着土工布层数的增多,侧向位移速率（前30天 ）、累积侧向位移量均减小。说明土工布能有效地约束侧向位移,从而增加地基的抗滑稳定性。需要说明的是,这个分析结论仅是定性的,要得出土工布的定量分析结论,比如土工布的合理层数及
图2 K2+050（无土工布）测点侧向位移累积图
图3 K2+100（一层工布）测点侧向位移累积图
图4 K2+150（二层工布）测点侧向位移累积图
其优化设计等, 还有待于进一步研究。
4 结论与建议
土工布可通过对砂垫层的加筋作用,根据本文提出的侧向位移-沉降曲线分析法可知,土工布可有效约束侧向位移,从而减小地基降量和增加抗滑稳定性。
参考文献
[1]崔伯华.软基采用土工合成材料加固处理效果分析.西安：西安公路交通大学学报, 2001
[2] 石名磊,邓学钧,刘松玉.土工合成材料在加筋土技术中的应用.重庆：重庆交通学院学报, 2002
[3]张功新等.土工布在高速公路软基加固中的应用分析.中国港湾建设. 2006，第1期
[4]王伟.有纺土工织物加筋软土地基的模型试验和机理研究.岩土工程学报. 2000, 22 期
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。