土工合成材料

以合成材料为原料制成，应用于岩土工程的各种产品的统称。土工合成材料的原材料是高分子聚合物，主要有聚乙烯（PE）、聚酯（PER）、聚酰胺（PA）、聚丙烯（PP）和聚氯乙烯（PVC）等。它们是从煤、石油、天然气和石灰石中提炼出来的化学物质制成的。

土工合成材料最早应用于20世纪50年代的美国，以后又在欧洲、日本等地迅速扩展，中国于20世纪60年代在水利工程中的渠道防渗中开始使用。到20世纪末，土工合成材料的应用已十分广泛，几乎涉及水利、防汛、电力、公路、铁路、建筑、港口、采矿、军工、市政及环保等有关的岩土工程领域。在有些工程中（如上海深水航道的施工中），已起到了不可替代的作用。土工合成材料具有一些独特的优点：整体性强，可以做成大面积或大体积的构件；适应性好，可以适应不同的条件和不同的环境，并制作成各种形状；施工方便，在各种环境中都可施工；不易腐烂，可以长期避光储存；料源丰富、价格相对比较低廉等。因此它是一种比较理想的岩土工程新材料，应用前景十分广阔，已在众多工程中发挥作用，取得了良好的经济、社会和环境效益。

根据中国GB 50290—98《土工合成材料应用技术规程》，土工合成材料分为4大类：土工织物、土工膜、土工复合材料和土工特种材料。

一种透水性材料，按制造方法不同分为有纺土工织物和无纺土工织物，应用很广，主要用于反滤及排水，或做成各种土工合成材料产品，如编织袋、防汛袋、土工模袋、土工管、软体排和褥垫等，也可直接用作隔离层。
土工织物用作反滤料时，根据反滤准则，测定其特征孔径和透水性指标，同时要测定土的特征粒径、不均匀系数及渗透系数。

又称防渗膜，主要用于挡水建筑物防渗。为满足不同强度和变形需要，可分为不加筋和加筋2类。聚合物膜一般在工厂制造，所用材料有热塑塑料（如聚氯乙烯）、结晶热塑塑料（如高密度聚乙烯）、热塑弹性体（如氯化聚乙烯）和弹性体（如氯丁橡胶）等；沥青膜大多在现场制造。制造土工膜时还需加入一定添加剂以改善性能和降低成本。如掺入碳黑以提高抗日光老化能力，掺入铅盐、钡、钙等衍生物提高抗热、抗光照的稳定性，掺入滑石等润滑剂以改善可操作性，掺入杀菌剂以防止细菌破坏等。对于沥青土工膜可掺入一些填料或纤维以降低成本和提高强度。
由于土工膜很薄（几毫米至零点几毫米），容易损坏，故有时在其两侧或一侧覆有无纺织物或有纺织物的保护层或垫层（支持层），以保证其完整性，这样就成为复合土工膜，根据使用要求有一布一膜、二布一膜、三布二膜等不同品种。复合土工膜的适应性更强，因此，它的用途也更广。
土工膜用作挡水建筑物的防渗层时，应在底部做好垫层，防止尖角物体顶破，土工膜之间做好粘接，并应在其上覆盖厚25～30 cm土层，以防止迅速老化。据研究测定，聚合物土工膜在土下和水中的使用寿命可达50年以上。

分为复合土工膜、塑料排水带、软式排水管和土工网芯的排水板材等，主要用于土体的排水、加速软土固结及各种排水工程。例如借助坝体排水，降低浸润线，以提高坝体稳定，或避免水流从下游坡出逸，防止坡面冲刷或管涌。

分为土工格栅、土工网、土工模袋、土工格室、土工管、土工包、聚苯乙烯板块、土工合成材料黏土垫层等。这种材料用于土的加筋和加固、岸坡与堤坡的护坡、植被护坡、崩岸抢险、软基加固垫层和防止冻胀等。特别是土工格栅具有很高的强度和很低的延伸率，以及与土之间高摩擦力与咬合力，因而常用于加筋要求很高的工程。

土工合成材料被广泛应用于水利和岩土工程的各个领域。不同的工程对材料有不同的功能要求，而且一种材料往往有几种作用，故应根据工程需要选择不同物理性能、力学性能、水力学性能和耐久性能的土工合成材料。