Геотекстиль под фундамент
Геотекстиль для фундамента способен обеспечить дополнительную защиту фундаменту,а значит основа дома будет более устойчивой.
Геотекстиль обладает сразу несколькими полезными свойствами:
- Армирование — укрепления грунта, особенно слабого, что помогает увеличить его несущую способность. Использование геополотна способствует равномерному распределению нагрузки по всей основе фундамента;
- Разделение — укладка материала под песчаную подушку не дает песку и щебню перемешиваться с землей, то есть предупреждает заиливание;
- Дренаж — отвода вод, защиты фундамента от их негативного воздействия, разрушающего прочность конструкции.
Применение геополотна при возведении фундамента не дает зданию проседать, предупреждает его разрушение.
Подбор геотекстиля по плотности под фундамент
Плотность подходящего материала зависит от давления на фундамент: этажность строения, тип здания и другие параметры.
- Под фундмент используют геотекстиль начиная с плотности 200 г/м2 и выше в зависмости от типа фундамента.
- Кроме того учитываются также свойства грунта. В случае его нестабильности, частых оползней подойдет материал плотностью выше 250 г/м². Он укладываются под подушку в траншею.
- Термофиксированное полотно плотностью равной 200 г/м², подходит в качестве защиты основания фундамента и фильтрующего материала для дренажа.
- Чтобы добиться распределения нагрузки на фундамент, используют термоскрепленные виды полотна, плотностью свыше 300 г/м².
- Технология укладки геотекстильного материала зависит от вида фундамента. Если он ленточный, то дно траншеи застилают полимерной пленкой, ее плотность не должна быть меньше 300 г/м².
- В случае плитной конструкции фундамента дно котлована покрывают геотекстилем с плотностью свыше 350 г/м².
Выбирая геотекстиль, обратите внимание на его основные технические характеристики: плотность, разрывную нагрузку, коэффициент фильтрации.
Рулоны нужно раскатать и расстелить на поверхности, чтобы нахлест на стыках составлял не меньше 30 см и даже 50 см, если основание недостаточно ровное. Новый слой настилают только на тщательно выравненный предыдущий.
Стыки отрезков полотна заделывают путем сшивания скобами или сваркой.
Затем геотекстиль накрывают слоем песка или грунта. Поверхность выравнивают и утрамбовывают для подготовки к дальнейшим работам по заливке фундамента бетоном.
Надежность возводимого объекта, а так же его эксплуатационный срок напрямую зависят от такого внешнего элемента как фундамент, который подвержен влиянию воды в грунте, содержащей в себе ряд агрессивных элементов. Большой уровень влажности почвы зачастую является пусковым механизмом, который является основной причиной возникновения процесса разрушения. Чтобы защитить основание от потопления и негативных факторов, в строительстве применяется геотекстиль под фундамент.
Основные функции геотекстиля для фундамента
Основным назначением материала является рассредоточение нагрузки, которую здание оказывает на грунтовую основу для предотвращения последующей ее деформации. Таким образом, фундамент в котором задействовано полотно, оказывается не только устойчивым, но и стабильным.
Геотекстиль незаменим в тех случаях, когда:
- необходимо обеспечить дренаж или предотвратить заливание почвы;
- требуется разделить слои, чтобы исключить их смешивание, а соответственно и образование в будущем провалов;
- нужно армирование.
Подобное геополотно применяется в строительстве разных объектов, но наиболее часто используется относительно слабонесущего грунта. Данный материал имеет высокую степень упругости, который позволяет равномерно распределить напряжение по основанию, разделив при этом разные прослойки, не давая возможности им смешаться, что значительно увеличивает несущую способность. Укладка геотекстиля под фундамент во всех вышеописанных случаях является неотъемлемой частью строительства.
Какие полезные функции он выполняет?
- Усиление грунта. Правильное использование геосинтетики – вот залог успеха при решении специфических задач обустройства фундамента.Укладывают геотекстиль в вырытый котлован.Когда требуется механическое усиление основания, площадь уложенного геотекстиля должна превышать площадь дома. Не менее метра от стены в каждую сторону должна простираться застеленная полотном площадка.
Надежно использование подушки из щебня, обернутого геотекстилем. Имейте в виду, если подложить геоткань ровно по размеру фундамента, задача по усилению грунта выполнена не будет!
- Защита фундамента от грунтовых вод. Свойство прерывать земляные капилляры позволяет уменьшить просачивание воды к фундаменту.
- Увеличение прочности бетонного фундамента. Препятствуя просачиванию жидкого «цементного молочка» из бетонного раствора в грунт, подстилка под фундамент из геотекстиля позволяет сохранить все заданные свойства бетона.
- Обустройство дренажа. По свойству препятствовать заиливанию дренажной системы геотекстилю нет равных.Оборачивая им дренажную трубу, увеличивают ее срок службы. Чтобы добиться еще большей эффективности дренажа, в геотекстиль полностью помещают и весь дренажный заполнитель. Это щебень, внутри которого лежит дрена. В этом случае, заполнитель может иметь большую фракцию – а значит, быть более дешевым.
Технология укладки геотектиля под фундамент
Укладка геополотна требует соблюдения ряда условий и проходит согласно имеющейся инструкции:
- Во время устройства прослоек из геотекстиля необходимо выполнение таких предварительных операций, как транспортировка и укладка материала, подготовка грунта, соединение текстиля, если необходимо, а так же отсыпка и разравнивание верхнего слоя на полотно с последующим его уплотнением.
- Подготавливать грунт, значит уплотнять и выравнивать его. При этом необходимый коэффициент плотности указан в нормативных требованиях, где отмечено, что на поверхности грунта не должны присутствовать неровности, превышающие 5 сантиметров в глубину. Многие не знают, как укладывать геотекстиль под фундамент, если отсутствует опасность повреждения полотна. В данном случае можно исключить подготовительные работы, а глубокие ямы и коли засыпаются грунтом, и выравниваются с помощью бульдозера. Если на участке имеются насаждения, их можно не выкорчевывать в данном случае, а просто произвести спил на одном уровне с землей.
- Рулоны с материалом транспортируются на место проведения работ перед началом укладки. Геотекстиль распределяется непосредственно по всей длине основания на расстояние, равное ширине полотна.
- Укладывают полотно поперек или продольно насыпи. С технологической стороны считается более удобным продольный вариант, но он не может обеспечить одинаковой прочности геотекстиля по всей ширине, однако, данный показатель обязателен при создании армирующей прослойки, если основание слабое.
- Во время укладки материала выполняется ручная раскатка рулонов звеном. Первые метры прижимаются к грунту при помощи двух анкеров по краям, дальнейшая раскатка предполагает небольшое натяжение материала с периодическим разравниванием. Геополотно впоследствии закрепляется на грунте через 15 метров с помощью тех же анкеров.
- Правила укладки геотекстиля под фундамент требуют величину перекрытия, если нет соединений, не меньше 0,5 метра. Если полотна соединяются путем сшивания мешкозашивочной швейной машиной, величина перекрытия может быть снижена.
- Во время проведения работ со сложным грунтом полотна лучше соединять полностью или частично, чтобы производить их укладку с увеличенной шириной.
как правильно выбрать и выполнить монтаж
Надежность любого здания зависит от прочности фундамента.
Чтобы укрепить его несущие свойства, защитить от заиливания и негативного действия грунтовых вод, в строительстве активно используются гидроизоляционные материалы.
Один из них — геотекстиль, он широко распространен на рынке. Западные строительные компании уже давно оценили его эффективность. Геотекстиль изготавливается из полимерных материалов, отличается своими техническими характеристиками и сферой применения.
Нужен ли геотекстиль для фундамента
У сторонников использования геополотна есть аргумент — материал способен обеспечить дополнительную защиту фундаменту. А значит, основа дома будет более устойчивой.
Геотекстиль обладает сразу несколькими полезными свойствами:
- Армирования — укрепления грунта, особенно слабого, что помогает увеличить его несущую способность. Использование геополотна способствует равномерному распределению нагрузки по всей основе фундамента;
- Разделения — укладка материала под песчаную подушку не дает песку и щебню перемешиваться с землей, то есть предупреждает заиливание;
- Дренажа — отвода вод, защиты фундамента от их негативного воздействия, разрушающего прочность конструкции.
Гидроизоляция с помощью геополотна не дает зданию проседать, предупреждает его разрушение.
Какой лучше выбрать
Самостоятельно выбрать геотекстильный материал под фундамент — задача не из легких. Дело в том, что нужно учесть массу характеристик, важных при строительстве здания. Лучше все-таки поручить выбор строителю.
Плотность подходящего материала зависит от давления на фундамент после возведения.
Учитываются также свойства грунта. В случае его нестабильности, частых оползней подойдет материал плотностью выше 250 г/м². Он укладываются под подушку в траншею.
Термофиксированное полотно плотностью равной 200 г/м², подходит в качестве защиты основания фундамента и фильтрующего материала для дренажа.
Чтобы добиться распределения нагрузки на фундамент, используют тканый и термофиксированный виды полотна, плотностью свыше 350 г/м².
При выборе не лишне обратить внимание и на производителя материала. Зарубежные марки Polyfelt, Typar, Terram известны своим качеством и популярностью. Но отечественные материалы, не уступающие своими характеристиками, все-таки гораздо доступнее — Дорнит, Стабитекс, Геоспан, Авантекс.
Подходящая толщина геотекстиля
Выбирая геотекстиль, обратите внимание на его основные технические характеристики: плотность, разрывную нагрузку, коэффициент фильтрации, длину и ширину рулона.
Одним из показателей является толщина материала, ее измеряют в миллиметрах. Этот показатель меняется: например, под давлением 2,0 мПа иглопробивной «Дорнит» будет иметь толщину в 3,6 мм, а под давлением 5,0 мПа — 3,5 мм.
Оптимальная толщина находится в пределах от 0,8-1,8 мм до 2,4-3,8 мм. Но этот показатель не является определяющим при выборе, так как зависит от другой, более важной характеристики — плотности.
Ее измеряют в г/м², если полотно иглопробивное, то поверхностная плотность имеет широкий диапазон: 80–1000, а у термоскрепленного вида — от 100 до 600 г/м². Более высокую прочность имеет материал с большим показателем плотности.
Как правильно укладывать
Соблюдение правильной технологии укладки геотекстиля позволит использовать все его полезные свойства.
Вначале подготавливается основание — грунт выравнивают и уплотняют, если нужно, подсыпают песок, затем тщательно утрамбовывают.
Рулоны нужно раскатать и расстелить на поверхности, чтобы нахлест на стыках составлял не меньше 30 см и даже 50 см, если основание недостаточно ровное. Новый слой настилают только на тщательно выравненный предыдущий.
Стыки отрезков полотна заделывают путем сшивания скобами или сваркой.
Затем геотекстиль накрывают слоем песка или грунта. Поверхность выравнивают и утрамбовывают для подготовки к дальнейшим работам по заливке фундамента бетоном.
Технология укладки геотекстильного материала зависит от вида фундамента. Если он ленточный, то дно траншеи застилают полимерной пленкой, ее плотность не должна быть меньше 300 г/м².
В случае плитной конструкции фундамента дно котлована покрывают геотекстилем с плотностью свыше 350 г/м².
Монтаж под песчаную подушку
В пользу ее применения говорят такие факты: песок служит заменой проблемному грунту основания, разравнивает дно траншеи, подушка из песка будет защитой железобетона от влаги.
Подушку можно изготовить из песка среднезернистого и крупных фракций, щебня. Ее защиту от заиливания обеспечит геотекстиль:
- На дно вырытой траншеи укладывается геотекстильный материал. По сторонам оставляется край ширины для накрытия подушки с боков и сверху;
- После этого поверх насыпается подушка нужной толщины;
- Песок трамбуется до такого состояния, пока на нем не перестанут оставалось следов от хождения;
- Сверху подушка накрывается геотекстилем.
Дренаж
С целью защиты фундаментной конструкции от воздействия грунтовых вод используют геотекстиль, предотвращающий попадание влаги и разрушение конструкций. Особенно это актуально, если строения расположены вблизи водоема или в месте с высоким залеганием воды.
Геотекстиль в дренажной системе выступает в роли водоотвода и обеспечивает стабильную работу конструкции. Лучшим считается нетканый полимерный материал с показателем плотности 200 г/м². Иногда применяется и термоскрепленный геотекстиль.
Устройство системы дренажа:
- Траншею засыпают гравием слоем до 20 см, сверху кладут геотекстиль;
- Затем вновь насыпается гравий (до 25 см), в котором размещают дренажные трубы;
- Края геополотна кладутся внахлест, траншея засыпается грунтом.
Защита геотекстилем
В строительстве геотекстиль применяется и в качестве защиты гидроизоляционного слоя. Это покрытие может подвергаться механическим повреждениям и воздействию воды. Геотекстильный материал наклеивают на фундаментную стену, это помогает сохранить целостность гидроизоляции.
Посмотрите видео:
С целью защиты ленточного фундамента используют нетканый геотекстиль, плотностью от 150 до 200 г/м². Он применяется для предохранения от разрушения отмостки здания.
для чего нужен, как выбрать и уложить
Все виды геотекстиля относятся к группе материалов, способных одновременно изолировать друг от друга отдельные технологические слои, армировать конструкцию и пропускать влагу только в одном направлении. Геотекстильное полотно — это один из наиболее популярных материалов для изоляции в современном строительстве. Для чего нужен геотекстиль в фундаменте, как выбрать и использовать его — рассказывается в этой статье.
Виды выпускаемых полотен и технологии их производства
В зависимости от технологии изготовления различают тканые и нетканые материалы.
Нетканый геотекстиль изготавливают из полиэфирных волокон, которые располагаются в полотне в хаотическом порядке.Для соединения волокон поверхность обрабатывается на иглопробивной машине, где большое количество иголок затягивают полотно в прочную единую структуру. По другой технологии соединение отдельных нитей нетканого полимерного текстиля производится в результате термической обработки с использованием каландирования сильно нагретым воздухом или адгезионным склеиванием.
Тканый материал может быть сделан из полиэстеровых, полиэфирных или полипропиленовых нитей. Допускается комбинированный состав двух или трех видов полимерной нити.
Благодаря тканой конструкции материал обладает повышенной пластичности. Поэтому тканый геотекстиль для фундамента можно применять в местах со сложной конфигурацией. В этом вопросе тканевая основа превосходит нетканую, поскольку хорошо выдерживает изламывающие деформации.
Если тканый материал подвергнуть термической обработке, то его плотность увеличится. В таком случае появляется возможность обеспечить качественную изоляцию влажных грунтов и не допустить грунтовые воды к строительным конструкциям.
Использование геотекстиля при возведении фундаментов
Применение геотекстильных полотен позволяет обеспечить:
- разделение отдельных насыпных слоев, исключая их заиливания со временем;
- гидроизоляцию фундамента геотекстилем;
- равномерное распределение весовых нагрузок от строительных конструкций на грунт;
- улучшенные дренажные свойства нижнего щебеночного слоя и, как следствие, свободный отвод влаги;
- дополнительное армирование и общее укрепление конструкций.
Для укрепления применяют специальный армированный геотекстиль. Такой материал отличается долговечностью, не подвержен воздействию влаги, низких температур и гниению.
Условия для правильного выбора материала
Выбор геотекстиля напрямую зависит от условий его дальнейшей эксплуатации. Учитывается технология изготовления, плотность, эластичность и гидроизоляционные свойства. При этом главным техническим параметром и характеристикой является плотность материала и в зависимости от этого полимерный текстиль применяют:
- для устройства дренажных слоев и отвода влаги – 150-200 г/м2;
- для защиты фундамента и в качестве разделительного слоя между щебнем и песком – 250-300 г/м2;
- для равномерного распределения нагрузок на грунт от строительных конструкций и создания защиты от воздействия пучинистых грунтов – от 350 г/м
Поэтому, чтобы узнать, какой геотекстиль положить, необходимо точно определить конструкцию фундамента и те технические задачи, которые должны быть решены с помощью этого материала.
Характеристики геотекстиля.Применение геотекстиля для различных элементов фундаментной конструкции
Полимерный текстиль при устройстве фундамента применяется в качестве армирующего и подстилающего слоя, материала для устройства дренирующих систем и как защиту от механических повреждений тепло и гидроизоляционного слоя.
Подстилающий слой
Фундамент рассматривается как единая конструктивная система, включающая грунтовое основание, дренажный слой, насыпную подушку и строительные элементы. В ходе расчетов, вычисление несущей способности фундаментной конструкции производится в зависимости от фактического сопротивления грунта.
Для того, чтобы увеличить несущую способность почвы и избежать последствий вспучивания при малом заглублении конструкции, верхний слой грунта снимается на глубину до 1,0 метра и заменяется насыпными нерудными материалами в виде щебня и песка.
Котлован с уложенным геотекстилем.Слой геотекстильного полотна из пропиленовой мононити с плотностью 300-350 г/м2 позволяет равномерно распределить нагрузки и исключить возможное перемешивание почвы и насыпных слоев. Также рекомендуется использовать этот материал для защиты инженерных коммуникаций в случае существующей возможности сезонной подвижки грунтов.
Дренажный отвод воды
Система дренажа.В результате эксплуатации дренажный подстилающий слой щебня и водоотводящие дрены постепенной заиливаются грунтом и мелким песком. Чтобы этого не происходило, дренажный слой защищают геотекстилем сверху и снизу. Отверстия в перфорированных дренах также забиваются грунтовым илом. Поэтому обсыпающий их щебень рекомендуется обернуть полимерным нетканым текстилем плотностью 200 г/м2.
Геотекстильная защита
Для того, чтобы защитить бетонный ленточный фундамент от неблагоприятного воздействия влаги и уменьшить тепловые потери на его наружные стены, их покрывают слоем гидроизоляции и пенополистиролом. Однако эти покрытия в свою очередь сами нуждаются в защите от механических повреждений. Особенно на момент обратной засыпки траншей.
Обеспечить целостность гидравлической и тепловой изоляции можно с помощью геотекстиля, наклеив его на поверхность фундаментной стены. Для этого рекомендуется использовать нетканый материал плотностью 150-200 г/м2.
Технологии применения геотекстиля для разных типов фундаментов
Геотекстильное полотно в ленточном фундаменте.Различие в устройстве фундаментных конструкций вносит свои коррективы при укладке геотекстильных материалов в каждом отдельном случае. Поэтому следует рассмотреть то, как правильно укладывать геотекстиль под фундамент для каждого типа по отдельности, а так же отдельно упомянуть про условия защиты отмостки, как элемента общей конструкции.
Монолитный фундамент ленточного типа
После того, как будут вырыты траншеи, на их дно необходимо засыпать выравнивающую песчаную подушку, хорошо утрамбовать и застелить по всей длине слоем полимерного текстиля плотностью не менее 300 г/м 2. Такая защита надежно закроет доступ влаге к нижней части монолитной фундаментной конструкции, а так же дополнительно укрепит подстилающий слой грунта или песчаной подушки.
Далее устанавливается опалубка и по ее стенкам со стороны бетона закрепляется гидроизоляционный геотекстильный слой, края которого должны выходить за верхний край опалубки. В качестве материала рекомендуется применять не пропускающего влагу термоскрепленный тип полотна с плотностью 200-250 г/м2. Более плотная ткань будет стоить дороже, а результат не улучшится. Соединение стыков соседних полотен лучше всего сделать с использованием термообработки.
После окончания этих работ можно приступать к монтажу армирующего каркаса и заливке бетона в ленточный монолит. После твердения монолита опалубку снимают и проверяют отсутствия нарушений целостности гидравлической изоляции. В случае наличия порывов их следует тщательно заклеить.
Фундамент из сборного железобетона
Главное отличие защиты фундамента из сборного железобетона от устройства монолитных конструкций заключается в том, что геотекстиль приклеивается к ж/б блокам на битумную мастику или другой водостойкий состав. При этом выполняется тщательная проработка всех швов между соседними полотнами.
Края нижнего слоя необходимо вывести за края бетонных блоков на 150 мм и после сборки фундамента заворачиваются вверх и так же приклеиваются, чем обеспечивается плотная укладка геотекстиля под фундамент и на стены.
Плитные конструкции
Если монтируется монолитная плита, то геотекстилем покрывается все дно вырытого котлована. Плотность материала в этом случае должна быть не менее 350 г/м2. После засыпки и уплотнения подстилающего слоя его поверхность необходимо полностью застелить геотканью с плотностью 200-250 г/м2.
Для одновременного распределения нагрузки и защиты бетона, в плитной конструкции от воздействия влаги рекомендуется использовать текстиль в виде термопрессованной пленки.
Нетканое полотно в отмостке вокруг дома.Свайные основания
При устройстве фундамента на сваях, геополотно применяют только при наличии цоколя. После установки свай по всей площади, между ними снимается верхний слой грунта, расстилается слой геотекстиля, который покрывают слоем песка, щебня, гравия или цементного раствора.
Устройство отмостки
Правильно сделанная отмостка вокруг здания обеспечит защиту цоколя и фундамента от проникновения осадков и, как следствие, возможного его разрушения. Для устойчивости этого защитного слоя рекомендуется применение геотекстиля по поверхности подстилающего слоя, заводя его по стене дома выше уровня поверхности отмостки.
Популярные виды отечественных материалов
Специалисты выделяют и советуют три вида полотен, производимых в нашей стране:
- устойчивый к растяжению армированный «Стабитекс» из полиамида;
- упругий и устойчивый к механическим повреждениям «Дорнит».
Из этих торговых марок вы всегда сможете подобрать геотекстиль необходимой плотности и прочности.
Стоимость геотекстиля.Видео по теме
Страница не найдена — ГидФундамент
Содержание статьи1 Об «устаревших» стандартах2 О квалификации сварщика при армировании3 Основные критерии выбора способа фиксации арматуры Дискуссии на тему «вязать […]
Содержание статьи1 Определение и назначение2 3 Нормативы4 Параметры4.1 Ширина4.2 Глубина4.3 Угол наклона5 Типы и структура6 Самые распространённые виды отмосток6.1 Бетонная6.2 […]
Содержание статьи1 Функции армопояса из кирпича2 Виды поясов3 Пояс из кирпича под перекрытие4 Кирпичный пояс под мауэрлат5 Гидроизоляция и утепление6 […]
Содержание статьи1 Для кровли1.1 Основные функции1.2 Способы возведения1.3 Геометрические параметры1.4 Правила армирования2 Для перекрытий3 Общие принципы устройства армопояса3.1 Утепление3.2 Бетонирование3.3 […]
Содержание статьи1 Как избежать работ по выравниванию поверхности2 Инструменты для контроля горизонта3 Основной способ4 Практические советы и рекомендации5 Другие способы […]
Содержание статьи1 Виды армопояса2 Материалы опалубки для армопояса3 Виды опалубки для армопояса4 Крепление опалубки В технологический процесс устройства монолитного армированного […]
Содержание статьи1 Кирпичные фронтоны2 Требования к материалу3 Завершение кладки3.1 Ровный обрез3.2 Кладка кирпича уступом4 Гидроизоляция под мауэрлат5 Способы крепления мауэрлата5.1 […]
Содержание статьи1 Последствия неправильного выбора арматуры2 Понимание процесса работы арматуры в ленточном фундаменте3 Критерии надёжности4 Виды5 Классификация5.1 Классы5.2 Дополняющие литеры5.3 […]
Содержание статьи1 Виды монолитных лестниц2 Типы и назначение арматуры3 Практические рекомендации4 Особенности расчёта армирования лестницы4.1 Задачи армирования4.2 Угол подъёма4.3 Место […]
Содержание статьи1 Задачи армирования2 Основная функция защитного слоя3 Факторы формирования толщины4 Нормативы и допуски защитного слоя бетона5 Ошибки6 Восстановление защитного […]
Геотекстиль для фундамента: как выбрать и укладывать
Геотекстиль представляет собой полиэфирное или полипропиленовое полотно, изготавливаемое тканым либо нетканым способом. Данный материал обладает высокой механической прочностью, не подвержен гниению под воздействием влаги. Для чего нужен геотекстиль в фундаменте:
- Укрепление почвы со слабой несущей способностью.
- Обеспечение гидроизоляции и дренажа основания, предотвращение его заиливания.
- Разделение слоев различных стройматериалов, что необходимо при укладке плитного фундамента и др.
- В этих же целях он применяется и в других конструкциях, в частности, при обустройстве дорожных полотен, экопарковок.
Как выбрать геотекстиль для фундамента
Базовый параметр выбора геотекстиля под фундамент – это плотность материала. Она должна быть в диапазоне 225 ± 25 единиц. Материалы с меньшей плотностью могут не выдержать эксплуатационной нагрузки и порваться, с большей – обойдутся дороже при обеспечении того же результата. В целом, при выборе геотекстиля следует ориентироваться на реальные нагрузки, которые будут приходиться на него.
Как уложить геотекстиль под фундамент
Подготовительные работы
Перед тем, как укладывать геотекстиль, необходимо выкопать траншею под фундамент, разровнять и хорошо утрамбовать ее дно.
Укладка материала
Рулоны геотекстиля раскатывают по длине фундамента. Это выполняют вручную. Рекомендуется стелить полотно максимально широко, с запасом 1,5 ± 0,5 м. Это позволит ему лучше гасить почвенные нагрузки. На слишком слабых грунтах материал можно уложить в несколько слоев.
Скрепление геотекстиля
При применении геотекстиля в фундаменте на плотных грунтах материал можно соединить посредством сшивания. Для этого используют мешкозашивочную, реже – бытовую машинку. Другой способ соединения – уложить полотно внахлест.
Засыпка
Поверх геотекстиля укладываются остальные слои основания.
Геотекстиль под фундамент: особенности, свойства, укладка
Надежность возводимого объекта, а так же его эксплуатационный срок напрямую зависят от такого внешнего элемента как фундамент, который подвержен влиянию воды в грунте, содержащей в себе ряд агрессивных элементов. Большой уровень влажности почвы зачастую является пусковым механизмом, который является основной причиной возникновения процесса разрушения. Чтобы защитить основание от потопления и негативных факторов, в строительстве применяется геотекстиль под фундамент.
Основные функции геотекстиля
Основным назначением материала является рассредоточение нагрузки, которую здание оказывает на грунтовую основу для предотвращения последующей ее деформации. Таким образом, фундамент в котором задействовано полотно, оказывается не только устойчивым, но и стабильным.
Геотекстиль незаменим в тех случаях, когда:
- необходимо обеспечить дренаж или предотвратить заливание почвы;
- требуется разделить слои, чтобы исключить их смешивание, а соответственно и образование в будущем провалов;
- нужно армирование.
Подобное геополотно применяется в строительстве разных объектов, но наиболее часто используется относительно слабонесущего грунта. Данный материал имеет высокую степень упругости, который позволяет равномерно распределить напряжение по основанию, разделив при этом разные прослойки, не давая возможности им смешаться, что значительно увеличивает несущую способность. Укладка геотекстиля под фундамент во всех вышеописанных случаях является неотъемлемой частью строительства.
Как выглядит момент укладки
Геополотно укладывается в заранее подготовленный котлован, если необходимо усилить механически основание, значит, площадь материала должна быть больше площади будущего строения. В данном случае мы говорим об укладке полотна на расстояние около метра, от каждой из стен. Если это условие не будет соблюдено, задачу по усилению грунта можно считать невыполненной. Кроме того, в процессе укладки может использоваться обернутая полотном подушка, в составе которой применялся щебень.
Технология укладки
Укладка геополотна требует соблюдения ряда условий и проходит согласно имеющейся инструкции:
- Во время устройства прослоек из геотекстиля необходимо выполнение таких предварительных операций, как транспортировка и укладка материала, подготовка грунта, соединение текстиля, если необходимо, а так же отсыпка и разравнивание верхнего слоя на полотно с последующим его уплотнением.
- Подготавливать грунт, значит уплотнять и выравнивать его. При этом необходимый коэффициент плотности указан в нормативных требованиях, где отмечено, что на поверхности грунта не должны присутствовать неровности, превышающие 5 сантиметров в глубину. Многие не знают, как укладывать геотекстиль под фундамент, если отсутствует опасность повреждения полотна. В данном случае можно исключить подготовительные работы, а глубокие ямы и коли засыпаются грунтом, и выравниваются с помощью бульдозера. Если на участке имеются насаждения, их можно не выкорчевывать в данном случае, а просто произвести спил на одном уровне с землей.
- Рулоны с материалом транспортируются на место проведения работ перед началом укладки. Геотекстиль распределяется непосредственно по всей длине основания на расстояние, равное ширине полотна.
- Укладывают полотно поперек или продольно насыпи. С технологической стороны считается более удобным продольный вариант, но он не может обеспечить одинаковой прочности геотекстиля по всей ширине, однако, данный показатель обязателен при создании армирующей прослойки, если основание слабое.
- Во время укладки материала выполняется ручная раскатка рулонов звеном. Первые метры прижимаются к грунту при помощи двух анкеров по краям, дальнейшая раскатка предполагает небольшое натяжение материала с периодическим разравниванием. Геополотно впоследствии закрепляется на грунте через 15 метров с помощью тех же анкеров.
- Правила укладки геотекстиля под фундамент требуют величину перекрытия, если нет соединений, не меньше 0,5 метра. Если полотна соединяются путем сшивания мешкозашивочной швейной машиной, величина перекрытия может быть снижена.
- Во время проведения работ со сложным грунтом полотна лучше соединять полностью или частично, чтобы производить их укладку с увеличенной шириной.
Необходимая плотность
Очень часто задается вопрос, какой плотности текстиль под фундамент должен быть? Если материал укладывается под песчаную подушку в траншею, его оптимальная плотность должна составлять не менее 200-250 единиц. Стоит сказать, в данном случае геотекстиль большей плотности нет необходимости приобретать, его коэффициент полезного действия останется на прежнем уровне, а цена будет значительно выше.
Геотекстиль плотностью 200 гр/м2 термофиксированный, зачастую используется как фильтрующий материал для дренажа или как защитный для основания. Чтобы распределить нагрузку на подложку под основанием, лучше использовать тканное или термофиксированное полотно плотностью 350 – 600 гр/м2, в данном случае ее колебания будут зависеть от того, какой общий вес материалов, из которых будет возводиться строение и каковы параметры у грунта.
Сферы применения
Данный строительный материал применяется не только в строительстве домов, его активно используют при устройстве дорог. В данном случае он укладывается между основными слоями и не дает им смешиваться, благодаря чему дорожное полотно не деформируется под постоянной нагрузкой от больших машин. Срок эксплуатации таких дорог гораздо дольше, они не проседают, не образуют колеи, а соответственно не требуют частых ремонтных работ.
Не менее активно в последнее время текстиль используется и для ландшафтных работ. Геотекстиль прекрасно подходит для организации дорожек, играет роль подложки при работе с натуральным камнем, помогает создавать уникальный дизайн. Плотность полотна при этом может составлять 150-300 гр/м2.
В качестве фильтрующего материала его используют не менее часто в дренажных системах, при этом его плотность должна быть не очень большой, но он должен быть прочным и иметь хорошую пропускную способность.
Некоторые колеблются при решении вопроса: «А нужен ли геотекстиль под фундамент?». Если строительство происходит на слабонесущем грунте ответ однозначный – да. Не обходится без этого уникального полотна и строительство туннелей, где он выступает в качестве дренажного защитного слоя между скальной породой и изоляцией. Кроме всего прочего полотно применяется при строительстве железных дорог, бассейнов, больших водоемов, стадионов и в других не менее важных областях.
Армирующие свойства
Именно армирующее свойство этого полотна сделало его незаменимым при строительстве объектов на слабонесущих грунтах. Текстиль обладает прекрасной упругостью, благодаря которой в основании будущего здания напряжение равномерно распределяется по всей поверхности.
Таким образом, несущая способность нестабильного грунта увеличивается в несколько раз, соответственно срок эксплуатации объекта удлиняется.
Используемый в конструкции дренажных систем, этот материал лучше других защищает строительные сооружения от воды.
Какой материал лучше всего подходит для фундамента
В течение долгого времени, проводились расчеты и испытания текстиля, в процессе которых было показано, какое полотно является лучшим для основания зданий. Таким образом, в качестве наиболее подходящего материала был выбран дорнит. Именно он имеет самую высокую плотность, такое качество не позволяет проникать в дренажную систему даже самой мелкой взвеси, которая находится в грунте.
Высокий уровень плотности помогает предотвратить возникновение затора и не дает осуществляться процессам заливания. Даже если грунтовые воды попали в канализацию, высокая плотность не дает возникнуть засору. Применение этого незаменимого в строительстве материала позволяет решить большую часть сложных задач. Текстиль не только является хорошей защитой фундамента во время возведения здания, но и надолго после, во время его эксплуатации. Цены на полотно находятся в доступном ценовом эквиваленте, независимо от того, какой производитель выставлен на полку: отечественный или зарубежный.
Как укладывать геотекстиль для фундамента (отмостки)?
Надежность и прочность возводимого здания, как и его эксплуатационный срок, зависят напрямую от фундамента. И, к сожалению, фундамент подвержен разрушительному агрессивному влиянию воды в грунте. Постоянная влажность почвы приводит к тому, что возведенное здание постепенно начинает разрушаться.
Монтаж геотекстильного рулона
Именно для того, чтобы защитить фундамент здания от пагубного воздействия воды, применяют геотекстиль для фундамента. И здесь предельно важно знать, как правильно укладывать геотекстиль под фундамент, как его использовать и в каких условиях лучше эксплуатировать.
Читайте также: как и чем произвести утепление фундамента и отмостки?
Процесс укладки
Обратимся непосредственно к процессу укладки геотекстильной ткани. Стоит заметить, что сама технология здесь практически не меняется.
Для правильной укладки геополотна требуется четко и поэтапно следовать инструкции:
- Перед установкой прослоек необходимо произвести транспортировку и последующую укладку материала, заранее подготовить грунт и все соединения текстиля. Кроме того, при надобности можно произвести отсыпку и разравнивание поверхностного слоя грунта на полотно, при этом следует его впоследствии уплотнить;
- На данном этапе необходимо подготовить грунт. Подготовка заключается в уплотнении и последующем выравнивании грунта;
- Далее надо рулоны с текстильным материалом перенести на место проведения строительных работ. Делается это перед началом укладки. Текстиль необходимо распределить по всей длине основания, расстояние распределения при этом должно быть шириной полотна;
- Во время выполнения укладки следует произвести ручную раскатку рулонов, раскатывать их можно только звеном;
- Напоследок следует учесть то, что при проведении строительных работ с плотным грунтом полотна необходимо соединить методом сшивания пользуясь мешкозашивочной машинкой, что часто применяется в строительстве. Ну или на крайний случай можно использовать бытовые образцы.
Читайте также: применение рулонной гидроизоляции фундамента.
Укладка рулонного геотекстиля в котлован
Конкретно под фундамент ткань лучше стелить более широко, оставляя запас примерно в 1-2 метра. Это позволит ей лучше стыковаться с грунтом и гасить все нагрузки. Также рекомендуется складывать текстиль в несколько слоев, если его плотность вас не устраивает или грунты слишком слабые.
Стоит учесть, что наличие серьезных швов тоже недопустимо, особенно если главная задача текстиля — это недопущения прохождения грунтовых вод. В таком случае надо укладывать ткань внахлест или стараться комбинировать слои.
к оглавлению ↑
Обзор особенностей и преимуществ геотекстиля под фундамент (видео)
к оглавлению ↑
Общие сведения
На самом деле геотекстиль нужен не только в строительном деле. Его повсеместное использование можно наблюдать в ландшафтном дизайне и даже легкой промышленности. Европейцы, например, без использования геотекстильных сеток вообще не мыслят постройку здания или даже прокладывание обычной дороги.
Конкретно геотекстиль для фундамента наиболее часто используют при возведении загородных домов или коттеджей. При использовании геотекстиля всегда учитывается его плотность, так как от плотности зависит сфера применения, где будет использоваться тот или иной геотекстиль для фундамента.
Как правило, геотекстиль для фундамента применяют при постройке любого здания или сооружения, так как без него постройка быстро «просядет» и разрушится.
В случаях, когда необходимо возводить постройку на плотном и плохо поддающемся бурению грунте (а на таком грунте возможно не просто проседание здания, но и полный провал под землю), поступают следующим образом:
- Необходимо не столько укрепление конструкции, сколько укрепление грунта. Для этого применяют различные по эффективности методы, однако, наиболее приемлемый по эффективности и стоимости — геотекстильный;
- Способ укрепления всегда необходимо выбирать наиболее простой. В данном описываемом случае весь процесс укрепления заключается в том, что необходимо в котлован, роющийся под фундамент, заложить щебень для фундамента, заранее обернутый полотном.
Данный метод укрепления грунта, если его плотность мешает проведению строительных работ, хорош тем, что он сочетает в себе две функции: дренажную и армированную. Благодаря обеспечению дренажем и армированию возведенное здание будет достаточно надежно и прочно, чтобы не просесть в землю.
Схематическое изображение расположения геотекстильного слоя под фундаментом
Геотекстиль действует очень интересным образом. Его тканевое основание из плотного полиэстера не может похвастаться серьезной прочностью или возможность стать надежным основанием. Однако если постелить такой материал в несколько слоев, то лежащий под ним грунт изменит свои характеристики.
Например, пучинистый и довольно слабый песчаный известняк станет намного плотнее. На него уже можно будет укладывать серьезные бетонные блоки и заниматься постройкой основания для крупных зданий. При этом геотекстиль не только укрепит грунт, он также будет препятствовать проникновению грунтовых вод.
Использование георешеток позволяет увеличить плотность грунта, при этом сам фундамент станет значительно стабильнее. В дополнении к этому, если обычного укрепления не достаточно, применяют геотекстиль для отмостки.
Читайте также: технология укрепления буринъекционными сваями.
к оглавлению ↑
Основные функции геотекстиля и выбор материала
Геотекстиль для фундамента и отмостки применяется для того, чтобы рассредоточить нагрузку, которая приходится на здание грунтовой массой. В целом, геотекстиль для фундамента применяется в тех случаях, когда необходимо:
- Армирование, когда у грунта высокая плотность и процесс бурения затруднен;
- Когда нужен дренаж для предотвращения заливания почвы;
- Когда необходимо разделить слои, дабы полностью исключить их смешивание. Это нужно для того, чтобы в будущем не образовывались провалы.
Читайте также: как обустроить эффективную систему дренажа фундамента?
Собственно говоря, данное геополотно применяют при возведении различных объектов, но наиболее часто для укрепления слабонесущего грунта.
Этот материал обладает достаточно высокой степенью упругости, благодаря которой возможно распределить давление по основанию, заодно разделив различные прослойки. Благодаря этому можно предотвратить смешивание прослоек, что положительно скажется на несущей способности грунта.
Рулон геотекстиля из полиэстера
К сожалению, вопрос о том, какой именно вариант геотекстиля выбрать при возведении здания достаточно сложный, и сразу ответить на него не выйдет.
Плотность геотекстиля варьируется между разными типами этого материала, поэтому самостоятельно браться за выбор того или иного вида геотекстиля не следует. В любом случае необходимо обращаться к специалистам. Они помогут вам разобраться в ситуации.
Наиболее важной характеристикой при выборе необходимого вида геотекстиля является давление, которое будет действовать на геотекстиль после монтажа фундамента. Именно ориентируясь на данный параметр и необходимо начинать подбор необходимого материала.
Равно как и этот, так и прочие важные параметры постройки необходимо изучать используя специальную технологию и инструменты, стоимость которой иногда превышает общие затраты на строительные работы. Да и вообще, с геотекстилем без опыта лучше не шутить.
Поэтому наиболее разумным вариантом всегда будет аренда штата специалистов, через специальные строительные фирмы, что изучат параметры как давления и плотности грунта, оказываемые на геотекстиль в будущем, так и прочие не менее важные.
Обработка мягкого земляного полотна геосеткой — GTm Geotextile
Обработка фундамента из мягкого грунта с георешеткой представлена в следующих аспектах:
Как георешетка и геотекстиль работают в мягком грунте:
- Георешетка обладает определенной жесткостью, которая распределяет нагрузку и улучшает несущую способность фундамента.
- Из-за высокой прочности на разрыв георешетки и геотекстиля наличие георешетки может повысить устойчивость насыпи.
- Поскольку сетка может адаптироваться к деформации фундамента, гравий и сетка сетки могут быть скреплены вместе, чтобы сформировать устойчивую плоскость, предотвратить оседание гравия, повысить прочность фундамента на сдвиг, чтобы предотвратить мягкий фундамент от чрезмерной или неравномерной осадки и боковой деформации.
- Функция гравийной подушки и глухой канавы. Подушка из песчано-гравия может обеспечить хороший дренаж насыпи. При наличии фундамента из мягкого грунта песчано-гравийная подушка и глухая канава образуют полноценный дренажный канал.За счет верхней нагрузки насыпи он может ускорить уплотнение дренажа мягкого грунтового основания и завершить большую часть осадки на этапе строительства.
Свойства и требования к геосинтетическим материалам:
1. Чистый песчаный гравий с размером частиц 3-6 см и содержанием ила менее 5% требуется для гравийной подушки для облегчения образования дренажного канала.
2. В решетке используется мембрана из георешетки, которая изготовлена из полиэтилена высокой плотности (HDPE) и антивозрастного агента путем экструзионного ротационного формования.Он обладает характеристиками высокой прочности, коррозионной стойкости и длительного срока службы. Легкая и удобная в строительстве. Георешетка GTM с продольной и поперечной прочностью на разрыв ≥ 5,8 н / м; размер ячеек 27мм × 27мм; ширина 30м; ширина 2,5м; Стандартный вес материала 660 г / м2.
3. Используется трикотажный тканый геотекстиль с продольной прочностью на разрыв ≥ 2500 н / м, поперечной прочностью на разрыв ≥ 200 Н / м, удлинением при разрыве ≤ 25%, продольной прочностью на разрыв ≥ 1200, удельной массой 240 г. / м2, а амплитуда 4м.
Как установить георешетку:
1. Сначала выровняйте участок, удалите верхний слой почвы и слейте воду с поверхности.
2. На фундамент укладывается первый слой георешетки. Сетка должна укладываться с одного конца секции обработки вертикально и по очереди вдоль трассы.
Сеть горизонтальной прокладки соединяется с продольной глухой канавой с обеих сторон насыпи, длина перекрытия прилегающей георешетки составляет 20 см, а сторона перекрытия фиксируется П-образными гвоздями.
Кроме того, в месте, где сетка приближается к насыпи, необходимо убрать 2,5, чтобы сделать сетку устойчивой, а затем на сетку засыпать гравий толщиной 40 см с размером частиц 3-6 см. После выравнивания используйте легкий валик для вибрации и прокатки 3-5 раз, затем положите геотекстиль на слой гравия и, наконец, начните насыпать и раскатывать слоями.
3. Грунт земляного полотна засыпать слоями и соответствовать требованиям соответствующих технических условий. Кроме того, необходимо избегать прямого катания самосвала по мощеной и натянутой решетке.
4. Во время строительства следует контролировать скорость заполнения насыпи и усилить наблюдение за оседанием и боковым смещением, чтобы предотвратить нестабильность насыпи.
Вывод:
В последнее время геотекстиль и георешетка широко используются в дорожном строительстве. Он имеет разные функции в разных приложениях, например, изоляция, защита от просачивания, армирование, фильтрационный дренаж и защита. Считается, что перспективы применения геотекстиля и георешетки будут более радужными в будущих проектах строительства городских дорог и городских дорог.
Испытания на месте квадратной опоры на гравийной подушке, армированной геобельтом, на мягком иле
Была проведена серия испытаний на статическую нагрузку квадратной опоры на гравийной подушке, армированной геобельтом, на мягком иле. Усиленная гравийная подушка была тонкой с отношением глубины к ширине 0,2. Исследование параметров проводилось с учетом количества слоев геополосы, глубины первого слоя геополосы под основанием, вертикального расстояния между двумя слоями геополосы, линейной плотности армирования и типа материала геопояса.Было измерено распределение давления на дне подушки. Результаты испытаний показали, что несущая способность усиленной гравийной подушки была значительно выше, чем у неармированной гравийной подушки, а эффект диффузии напряжений усиленной гравийной подушки был также более выражен, чем у неармированной подушки. Распределение давления на дне усиленной гравийной подушки было седловидным. Согласно расчетам и анализу, углы диффузии напряжений усиленных подушек были больше 20 °.
1. Введение
Для использования в качестве фундамента необходимо обработать мягкий илистый грунт из-за его низкой несущей способности и большой осадки. Эффективная обработка заключается в замене небольшой глубины верхнего мягкого ила геосинтетической подушкой из гравия, что экономически выгодно по сравнению с другими традиционными методами [1, 2]. Было продемонстрировано, что геосинтетическое армирование может улучшить несущую способность и уменьшить неравномерную осадку фундамента [3–5]. Проведя 65 групп модельных испытаний, Бинке и Ли [6, 7] впервые сообщили, что за счет усиления песчаного слоя под ленточным фундаментом полосами из алюминиевой фольги осадки и предельная несущая способность фундамента были значительно улучшены.В литературе [8–14] аналогичные результаты сообщаются исследователями. Следует отметить, что определить предельную несущую способность квадратного фундамента на армированном грунте сложно. Кроме того, было проведено ограниченное количество исследований по изучению эффекта диффузии напряжений усиленной подушки.
Для определения несущей способности и способности рассеивания напряжений в большинстве исследований использовались испытания на мелкомасштабных моделях, которые имели бы размерный эффект и ограничения, отражающие фактическое поведение деформации и несущей способности фундамента [15–17].Следовательно, необходимо провести полномасштабные испытания на месте для изучения эффектов усиления геосинтетических материалов. В литературе геотекстиль, включая георешетку [17–19], геосетку [20], геоячейку [21, 22] и волокно [23, 24], обычно используется в качестве армирующих материалов, в то время как геобельта, относительно новый материал, редко используется. используется. Более того, большинство предыдущих исследований были сосредоточены на оседании и несущей способности фундамента [1, 6, 9, 12, 15, 25], в то время как мало внимания уделялось углу диффузии напряжений усиленной подушки.На практике, благодаря наличию геообинта, общая жесткость и способность рассеивания напряжений усиленной подушки может быть значительно улучшена даже для тонких подушек. Поэтому, основываясь на теории диффузии напряжений двухслойного фундамента, это исследование направлено на изучение несущей способности и распределения давления грунта квадратного фундамента, опирающегося на тонкую гравийную подушку, посредством серии испытаний на статическую нагрузку на месте. Также было изучено влияние геобельта на усиленную гравийную подушку по диффузии напряжений.
2. Эксперимент
2.1. Разработка и установка испытаний
Испытательный полигон размером 30 м × 17 м расположен в юго-западной части города Тайюань, Китай. На испытательном полигоне естественный грунт под гравийной подушкой был насыщенным мягким иловым грунтом. Свойства илового грунта приведены в таблице 1.
|
Каждое испытание на статическую нагрузку длина 2,3 м и ширина 2,3 м в пределах полигона. На рисунке 1 показана схема испытательной установки. Стальная квадратная жесткая плита длиной 1,5 м, шириной 1,5 м и глубиной 0,3 м использовалась в качестве основания для приложения нагрузки.Перед каждым испытанием на нагрузку была подготовлена гравийная подушка размером 2,3 м × 2,3 м × 0,3 м с армированием гео поясом или без него. Нагрузка прикладывалась механической системой загрузки домкрата к гравийной подушке через квадратную опору.
В каждом испытании использовалось семь индикаторов часового типа, как показано на Рисунке 2. Четыре индикатора были прикреплены к четырем углам квадратной жесткой пластины для измерения общей осадки основания. Остальные три датчика были прикреплены к дну гравийной подушки для отслеживания оседания илистой почвы.Затем можно рассчитать деформацию гравийной подушки по измерениям семи датчиков. Как показано на Рисунке 3, на дне гравийной подушки были развернуты двадцать две ячейки давления с измерительной способностью 0,6 МПа для измерения давления подушки, лежащей на илистом грунте во время загрузки.
Всего было проведено 10 натурных испытаний на неармированных и армированных геополосными грунтовками гравийных подушках над насыщенным илистым грунтом. Программы тестирования приведены в таблице 2.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
∗ N представляет слои геобельта, установленные в гравийной подушке, U — это глубина первого слоя геополосы под основанием, H относится к вертикальному расстоянию между двумя слоями геопояса, а LDR — это линейная плотность армирования, которая означает отношение ширины геопояса к расстоянию между центрами. двух геобельтов. |
2.2. Материалы
2.2.1. Geobelts
В данном исследовании использовались два типа геосинтетических материалов: геобельт TG и геобельт CPE. Геопояс TG, как показано на Рисунке 4 (а), в основном изготовлен из стекловолокна, покрытого полиолефином. Как показано на Рисунке 4 (b), геобелт CPE представляет собой высокопрочную проволоку из оцинкованного железа, покрытую хлорированным полиэтиленом. Эти два геобинта имеют высокую прочность на разрыв, низкое расширение и небольшую ползучесть, а также устойчивы к усталости при изгибе, растрескиванию под напряжением, подшипникам и продавливанию.Кроме того, геополимерная лента обладает такими свойствами, как защита от старения, устойчивость к кислотам / щелочам и пригодность для закапывания в почву. С точки зрения строительства геобельты имеют преимущества легкого веса, простой конструкции и более короткого периода строительства. На поверхности двух типов материалов геоленты имеются грубые детали и ребра для улучшения сцепления между геобокями и гравием. Их технические характеристики приведены в Таблице 3.
|
Для обеспечения прочного сцепления геобельтов с гравием геобельты являются согните с обоих концов с помощью мешка с песком размером около 550-600 мм, а затем закрепите двумя зажимами, как показано на рисунке 5.Таким образом, эффективная длина гео пояса, используемого в подушке, составляет около 3,5 м, включая ширину подушки и длину крепления на обоих концах.
2.2.2. Подушка из гравия
Тонкая подушка состояла из гравия диаметром от 10 до 30 мм. Гранулометрический состав гравия показан на рисунке 6. Физические параметры, полученные в лабораторных испытаниях, перечислены в таблице 4, в которой максимальная плотность в сухом состоянии и оптимальное содержание влаги были определены стандартным тестом Проктора.По классификации USCS и AASHTO гравий был отнесен к категории слабосернистых (GP).
|
2.3. Процедура тестирования
Чтобы убедиться, что каждый тест проводился в одинаковых условиях, необходимо выполнить следующие приготовления. Сначала были вырыты, очищены и выровнены испытательные ямы, чтобы убедиться, что их размеры соответствуют требованиям. Во-вторых, отсортированный мелкий песок был вымощен, уплотнен и разровнен на дне ям толщиной 10-15 мм для снижения концентрации напряжений в ячейке давления.Затем датчики давления были поставлены в заданные положения. Ячейки давления должны быть водонепроницаемыми и откалиброванными перед каждым испытанием. На ячейку давления было засыпано шесть слоев гравия толщиной около 50 мм каждый. Каждый слой гравия в рыхлом состоянии имел одинаковый вес и затем был уплотнен до одинаковой плотности с помощью деревянного молотка. Геобельты укладывались в указанном месте в гравийной подушке с необходимой линейной плотностью армирования (LDR) в двух измерениях. Геобинты следует подтянуть и выпрямить.Слой мелкого песка толщиной 10-20 мм был вымощен сверху и снизу геобоксов для защиты их от пробоя гравием. Геобельты и гравий укладывались поочередно в соответствии с требованиями до тех пор, пока высота подушки не достигла 300 мм. Затем на усиленную гравийную подушку положили загрузочную пластину, выровняли и отцентрировали должным образом, чтобы гарантировать, что нагрузка может быть равномерно распределена на гравийной подушке.
Статическая нагрузка была приложена с помощью гидравлического домкрата.Метод нагружения и критерии устойчивости соответствовали Кодексу для проектирования фундамента здания (GB 50007-2011) [26]. Нагрузка применялась с шагом 20 кПа. Если за два часа она была менее 0,1 мм / ч, оседание было признано соответствующим критериям, и можно было применить следующее приращение нагрузки. Испытание было прекращено, когда общая осадка достигла 0,06 B , то есть 90 мм в этой программе.
После того, как одно испытание было завершено, в соседних местах в пределах испытательного полигона была вырыта новая испытательная яма.Для выполнения каждого теста использовались идентичные процедуры тестирования.
3. Результаты испытаний и анализ
3.1. Влияние арматуры на несущую способность фундамента
На рис. 7 показаны кривые зависимости давления от осадки фундаментов с геоболтами и без них. Видно, что оседание увеличивалось с увеличением давления как для усиленных, так и для неармированных подушек. Однако подушка, армированная двумя слоями геополосы, показала самую медленную скорость увеличения осадки, в то время как неармированная подушка показала самую быструю скорость увеличения.Результаты показывают, что несущая способность может быть эффективно улучшена за счет армирования геолентой. Причина в том, что боковая фиксация геообвязки на гравийной подушке может уменьшить оседание гравийной подушки и, таким образом, улучшить несущую способность фундамента по сравнению с неармированной подушкой. На начальном этапе оседание линейно увеличивалось с давлением. По мере увеличения давления в игру вступает геобельт, который эффективно снижает осадку.
Поскольку во всех испытаниях не наблюдалось резкого увеличения осадки, предельную несущую способность фундамента определяли, когда осадка фундамента достигла 0.06 B ( B — длина квадратного основания).
Чтобы учесть размерный эффект опоры, коэффициент несущей способности (BCR), рекомендованный Бинке и Ли, был рассчитан следующим образом: где и — несущая способность для армированного и неармированного грунта, соответственно. Для удобства результаты испытаний были проанализированы в соответствии с BCR, рассчитанными при различных коэффициентах осадки ( с / B ). Коэффициент осадки рассчитывается путем деления осадки опоры ( s ) на ширину опоры ( B ).Значения BCR при коэффициентах осадки ( с / B ) 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05 и 0,06 приведены в таблице 5. BCR для однослойного армирования геополосы находился в пределах от 1,22 до 1,37, и постепенно уменьшалась с увеличением коэффициента расчетности; BCR двухслойной арматуры геополосы находился между 1,34 и 1,70 и постепенно увеличивался с увеличением коэффициента осадки. В текущем исследовании значения BCR ниже, чем предложенные Adams и Collin [27], а также Chen et al.[28]. Это может быть связано с относительно небольшой толщиной подушки, использованной в этом исследовании.
|
На рисунках 8 (a) и 8 (b) показаны рисунки 8 (a) и 8 (b) соотношение между количеством армированных слоев ( N, ) и BCR.Как видно, двухслойное армирование геолентой было намного лучше, чем однослойное армирование геолентой, особенно на поздней стадии нагружения. При с / B 0,06 BCR однослойной арматуры составили от 1,22 до 1,26, а для двухслойной арматуры — от 1,62 до 1,70, что указывает на несущую способность грунта, армированного двухслойной арматурой. geobelt можно увеличить еще больше в предельном состоянии.
На рисунке 9 показано соотношение между BCR и глубиной первого слоя геополосы под основанием ( U ).На начальном этапе нагружения ( с / B ≤ 0,2) BCR достигала максимума при 50 мм (U), и постепенно уменьшалась по мере увеличения U, . На более поздней стадии нагружения ( с / B ≥ 0,3) BCR немного увеличился, а несущая способность подушки была улучшена. Это можно объяснить тем, что геобельт вступает в игру после определенного количества поселений. Кроме того, геобельт может сработать раньше, если он будет ближе к опоре.
На рисунке 10 показана взаимосвязь между BCR и линейной плотностью арматуры (LDR). Как видно, BCR незначительно увеличивался с увеличением LDR. Когда LDR увеличился с 25% до 50%, значение BCR увеличилось с (1,22 ~ 1,29) до (1,26 ~ 1,34). Это может быть приписано увеличению прочности на сдвиг, поскольку взаимодействие между геополосом и гравием улучшается при увеличении LDR, что обеспечивает большее поперечное сдерживание гравийной подушки.
На рисунках 11 (a) и 11 (b) показана взаимосвязь между BCR и вертикальным расстоянием ( H ) для двухслойной подушки, армированной геолентой.На начальной стадии нагружения ( с / B ≤ 0,2) BCR уменьшалась с увеличением H , а на более поздней стадии ( с / B ≥ 0,3) BCR увеличивалась с увеличением из H . Результаты также показывают, что геобельт вступает в силу, когда происходит определенное заселение. На более поздней стадии нагружения усиливающий эффект геоленты стал более выраженным, так как деформация подушки постоянно увеличивалась.
На рисунках 12 (a) и 12 (b) показано соотношение несущей способности по отношению к коэффициенту осадки для подушки, армированной гео поясом TG и гео поясом CPE, для сравнения их усиливающих эффектов.На начальном этапе нагружения по несущей способности геолент типа TG показал себя лучше, чем гео пояс CPE. Однако с увеличением нагрузки разница между ними стала незаметной.
3.2. Распределение напряжений в нижней части армированной подушки
На рисунке 13 (а) показано распределение напряжений в нижней части неармированной гравийной подушки. На рисунках 13 (b) и 13 (c) показано распределение напряжений на дне усиленной гравийной подушки при различных давлениях.Как видно на Рисунке 13 (а), для неармированной гравийной подушки распределение напряжений на дне подушки было параболическим с максимальным чистым давлением грунта, достигнутым в центре подушки. Кривые распределения напряжений на дне усиленной подушки имели седловидную форму, и максимальное давление грунта было установлено на расстоянии около 370 мм (однослойный геополос) и 750 мм (двухслойный геополос) от центра при минимальном давлении. в центре. Для неармированной подушки окружающая мягкая илистая почва не могла обеспечить сильного сдерживания.По мере увеличения нагрузки гравий на нижних краях фундамента может легко выталкиваться вбок, поскольку давление на днище не может регулироваться самой неармированной подушкой. В то время как для усиленных подушек гео пояс ограничивал боковое смещение подушки из-за трения между гео поясом и гравием. Поэтому было непросто вытолкнуть почву, расположенную на нижних краях фундамента. Результаты показывают, что благодаря использованию геообинта распределение напряжений было улучшено.Центральная сила реакции была уменьшена, а сила краевой реакции увеличена. Для однослойных и двухслойных армированных подушек (Рисунки 13 (b) и 13 (c)) можно обнаружить, что по сравнению с однослойной подушкой давление на края двухслойной армированной подушки значительно увеличился, и распределение давления стало более плавным. Понятно, что по армирующему эффекту двухслойное армирование намного лучше однослойного.
3.3. Угол диффузии напряжения подушки
Как показано на Рисунке 13, давление грунта, измеренное на дне подушек, не было равномерно распределено.Таким образом, в этом разделе среднее давление на дно подушки было рассчитано в соответствии с результатами измерения осадки, которые являются более точными и однородными. На той же траектории напряжения существует взаимно однозначная связь между осадкой и давлением слоев почвы. Таким образом, среднее давление ( P z ) под подушкой может быть получено с помощью кривых зависимости давления от оседания естественного грунта без подушки и с верхней подушкой, как показано на Рисунке 14. Когда оседание естественного грунта под подушкой подушка была эквивалентна естественному грунту без подушки, была получена соответствующая зависимость между давлением P 0 под подушкой и нагрузкой P y на поверхности естественного грунта; то есть P y равно среднему давлению грунта подушек P z .Основываясь на принципе диффузии напряжений (рис. 15), угол диффузии напряжений усиленной подушки можно рассчитать по следующей формуле:
Для исследования влияния геоленты на диффузию напряжений был определен коэффициент SDR, в этом исследовании, разделив угол распространения напряжения усиленной геообвязкой подушки и неармированной подушки. В таблице 6 перечислены углы диффузии напряжений подушки и соответствующие значения SDR в пропорциональном предельном состоянии и стабильном состоянии.Как видно из таблицы, угол диффузии напряжений усиленных подушек был явно больше, чем у неармированных подушек. В пропорциональном предельном состоянии значения SDR варьировались от 1,46 до 1,60, что означает, что угол диффузии напряжений был улучшен в 1,46–1,60 раза с усилением геолентого пояса. В предельном состоянии значения SDR варьировались от 1,76 до 2,63, что означает, что угол диффузии напряжений был улучшен в 1,76–2,63 раза. Текущие результаты согласуются с результатом Gabr et al. [29, 30], угол диффузии напряжений в стабильном состоянии был меньше, чем в пропорциональном предельном состоянии.
|
На рисунках 16–19 показаны зависимости между различными параметрами и отношением углов диффузии напряжений. Как видно на рисунках 16 (a) и 16 (b), при одинаковых условиях армирования двухслойная подушка, армированная геолентой, показала больший угол распространения напряжения по сравнению с однослойной армированной геолентой подушкой.В пропорциональном предельном состоянии SDR двухслойной армированной подушки был аналогичен SDR однослойной армированной подушки, в то время как в стабильном состоянии между ними была большая разница. Причина в том, что для двухслойного армирования геолентой первая геообвязка ближе к основанию вступает в силу при небольшой нагрузке. Когда нагрузка возрастает, второе геообель начинает действовать. Поэтому на более позднем этапе нагружения усиливающий эффект двухслойной арматуры стал более выраженным.Как видно из Таблицы 6, в стабильном состоянии значения SDR варьировались от 1,76 до 1,84 для однослойной подушки, армированной геолентой, в то время как для двухслойной подушки, армированной геолентой, отношения находились в диапазоне от 2,46 до 2,63.
На рисунке 17 показано соотношение между глубиной первого слоя геополосы под основанием ( U ) и SDR. На рисунке 18 показано соотношение между линейной плотностью армирования (LDR) и SDR. Как видно, U, и LDR мало повлияли на распространение напряжений подушки.Возможная причина в том, что глубина подушки, принятая в этом исследовании, была небольшой. Как видно из Таблицы 6, в пропорциональном предельном состоянии SDR снизился с 1,50 до 1,46 при увеличении U с 50 мм до 200 мм, в то время как в стабильном состоянии SDR увеличился с 1,76 до 1,84 как U . увеличена с 50 мм до 200 мм. Следует отметить, что взаимосвязь между SDR и U соответствует взаимосвязи между BCR и U . Это также указывает на то, что гео пояс начинает эффективно действовать только после того, как произойдет определенная деформация подушки.Было обнаружено, что SDR увеличивается с 1,47 до 1,48 в пропорциональном предельном состоянии и увеличивается с 1,77 до 1,84 в стабильном состоянии, когда LDR увеличивается с 25% до 50%. Таким образом, LDR оказал незаметное влияние на диффузию напряжений в подушке, армированной гео поясом.
На рисунках 19 (a) и 19 (b) показано влияние вертикального расстояния между двумя слоями геополосы ( H ) на угол распространения напряжения. Для разных типов геообинтов значения SDR показали аналогичную тенденцию, то есть угол распространения напряжения немного увеличился с увеличением H .В пропорциональном предельном состоянии SDR подушки, усиленной TG, составляли 1,57 и 1,60, в то время как для подушки, усиленной CPE, значения составляли 1,51 и 1,52, что немного меньше, чем у подушки, усиленной TG. В стабильном состоянии SDR подушки, усиленной TG, составляли 2,54 и 2,63, в то время как для подушки, усиленной CPE, значения составляли 2,46 и 2,60, что также было немного меньше, чем у подушки, усиленной TG. Можно сделать вывод, что усиливающий эффект геобельта TG был немного лучше, чем у геобельта CPE.Результаты также согласуются с результатами BCR, обсуждаемыми в разделе 3.1.
4. Инженерные приложения
В этом разделе был представлен практический проект, включенный в Технический кодекс для обработки земли [31], чтобы продемонстрировать эффект геозоны.
Участок проекта расположен на насыщенном илистом грунте с несущей способностью 80 кПа. Основание имеет длину и ширину 60,8 м и 14,9 м соответственно. Толщина подошвы 2.73 м. Среднее давление под фундаментом 130 кПа. Два возможных решения по обработке: (1) неармированная гравийная подушка с плотностью 19,5 кН / м 3 , толщина подушки принята расчетным путем 3,73 м, и (2) двухслойная тонкая гравийная подушка, армированная геобельтом TG. . Плотность подушки составила 19,5 кН / м 3 . Ширина ( B ) составляла 17 м, а толщина ( Z ) составляла 1,5 м с соотношением Z / B 0,088 (<0,2). В рамках проекта было принято второе решение по очистке с использованием подушки, армированной геообвязкой.Геопояс первого слоя под подушкой составлял 0,6 м, а расстояние между двумя слоями по вертикали составляло 0,4 м. Линейная плотность армирования 17%. По результатам испытаний угол распространения напряжений составляет 35 ° с учетом определенного запаса прочности. После сравнительного анализа усиленная подушка, использованная во втором решении, уменьшила толщину подушки на 60% по сравнению с неармированной подушкой. Деформация после инженерной осадки составила 3,9 мм, что соответствует требованиям.
Согласно этому проекту угол распространения напряжений усиленной гравийной подушки был больше, чем у неармированной, что удовлетворяет требованиям несущей способности и деформации.Кроме того, толщина подушки и стоимость конструкции могут быть уменьшены за счет армирования геолентой.
5. Выводы
Проведя испытание на нагрузку на квадратный фундамент на месте на тонкой гравийной подушке, армированной геолентой, в этом исследовании было изучено усиливающее влияние геоленты на несущую способность фундамента и распределение напряжений подушек. Можно сделать следующие выводы: (1) По сравнению с неармированными гравийными подушками, подушки, армированные геопривязкой, могут улучшить несущую способность фундамента.Несущая способность однослойного фундамента, армированного геолентой, увеличена в 1,22–1,37 раза, а несущая способность двухслойного фундамента, армированного геообвязкой, может быть увеличена в 1,34–1,7 раза. (2) Распределение давления грунта на дно армированных подушек было в пределах форма седла, более гладкая, чем у неармированных подушек. При загрузке геолент может ограничивать движение грунта из-за межфазного трения между ним и щебнем; следовательно, распределение напряжений в усиленных подушках становится менее разнообразным по сравнению с неармированными подушками.(3) Деформация и распределение напряжений в нижележащих слоях грунта под усиленными подушками сильно отличались от таковых под неармированными подушками. Особенно заметно влияние геобельта на диффузию напряжений. Углы диффузии напряжений армированных подушек были больше 20 °. (4) Усиливающий эффект двухслойного армирования геолент, очевидно, лучше, чем у однослойного армирования геолентой. В стабильном состоянии углы диффузии напряжений однослойных армированных подушек были увеличены на 1.76–1,84 раза, в то время как двухслойное армирование было улучшено в 2,46–2,63 раза по сравнению с неармированными подушками. (5) В стабильном состоянии для однослойной подушки, армированной геолентой, диффузия напряжений и несущая способность могут быть улучшены за счет увеличения расстояния между первым геобельтом и опорой. Более высокая линейная плотность армирования может обеспечить лучшую несущую способность и распределение напряжений. (6) В стабильном состоянии для двухслойной подушки, армированной геолентой, чем больше вертикальное расстояние между двумя слоями, тем лучше эффект диффузии напряжений и большая несущая способность усиленной подушки.И характеристики усиленной подушки с геобельтом TG были лучше, чем у усиленной подушки с геобельтом CPE.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Механическое поведение границы раздела между композитной геомембраной и проницаемым материалом подушки
Точное описание поведения границы раздела композитная геомембрана-подушка имеет большое значение для анализа напряжения-деформации и оценки устойчивости поверхностного барьера геомембраны каменно-насыпной плотины.Была проведена серия испытаний на прямой сдвиг, чтобы изучить поведение трения на границах раздела между композитной геомембраной и двумя различными проницаемыми амортизирующими материалами (щебень и смешанный щебень из полиуретана). Соотношения сдвигового напряжения и смещения двух поверхностей раздела показывают разные характеристики и описываются нелинейно-упругой моделью и нелинейно-упругой идеально пластической моделью, соответственно. Затем эти две модели были правильно реализованы в процедуре быстрого лагранжевого анализа сплошных сред в трех измерениях ().При проверке численного примера результаты численных расчетов показали хорошее согласие с теоретическими решениями и результатами испытаний.
1. Введение
Благодаря преимуществам высокой способности адаптироваться к дифференциальной деформации, короткому периоду строительства, низкой стоимости, сохранению месторождений, низкому содержанию углерода и защите окружающей среды, геомембраны все чаще заменяют традиционные барьерные материалы, такие как уплотненная глина, цементный бетон. , асфальтобетон, или затирка в качестве водонепроницаемости земли и каменной дамбы.К 2010 году, согласно базе данных Международной комиссии по большим плотинам (ICOLD), было 167 крупных плотин, которые выбрали геомембраны в качестве барьерных систем [1]. В связи с быстрым строительством водного хозяйства и гидроэнергетики в Китае необходимо строить все больше и больше плотин на толстом проницаемом фундаменте. Благодаря своей высокой способности адаптироваться к дифференциальной деформации, поверхностные барьерные системы из геомембран становятся предпочтительным решением для обеспечения водонепроницаемости высоких каменных плотин на толстых проницаемых фундаментах [2].
Геомембранные поверхностные барьеры обычно состоят из трех слоев, а именно базального амортизирующего слоя, геомембранного барьера и защитного покровного слоя. В китайских технических требованиях к конструкции рулонной плотины из земляного насыпи геомембранный барьер обычно используется с композитной геомембраной (CGM), состоящей из двух слоев иглопробивного нетканого геотекстиля и слоя полиэтилена высокой плотности (HDPE) или поливинилхлорида (PVC). геомембрана [3].
Обычно существует два типа традиционных проницаемых материалов, которые могут использоваться в качестве амортизирующего слоя для поверхностного барьера геомембраны, а именно гравий и пористый бетон.Для высокой каменной дамбы с крутым уклоном плотины подушка из гравийного материала с трудом может сохранять свою устойчивость. Из-за неспособности противостоять изгибной деформации поверхности откоса плотины, хрупкий пористый бетон может давать разрушение изгиба и развиваться в трещины. Это поставило бы под угрозу безопасность геомембраны при длительной нагрузке высоким давлением воды.
Полиуретановый смешанный щебень — это новый эластичный пористый материал, отлитый из смешанного полиуретанового клея.Из-за более высокой прочности на изгиб, отличной прочности и проницаемости, он использовался в качестве основного амортизирующего слоя геомембраны в поверхностном барьере плотины с высоким каменным наброском на толстом проницаемом фундаменте [4]. В реальных условиях эксплуатации изгибные деформации поверхности откоса плотины в результате собственного веса и нагрузок высокого давления воды могут вызвать сдвиговое смещение вдоль границы раздела геомембрана-подушка. Смещение сдвига может мобилизовать напряжение сдвига на границе раздела между геомембраной и подушкой.А низкая прочность на сдвиг на границе раздела между геомембраной и амортизирующими материалами может увеличить растягивающую силу геомембраны и вызвать разрушение всей системы барьеров при скольжении [5].
Механическое поведение границы раздела геомембрана-подушка является критическим моментом для анализа деформации и оценки устойчивости геомембранного поверхностного барьера плотины с высоким каменным заполнением. Для интерфейса CGM-подушка суть заключается в фрикционном поведении между перфорированным иглопробивным нетканым геотекстилем и амортизирующими материалами.В течение последнего десятилетия было опубликовано множество исследований поведения на границе раздела между геотекстилем и различными грунтовыми материалами. Например, исследования, касающиеся границы раздела между геотекстилем и связным грунтом, можно найти в нескольких литературных источниках [6–8]. Об исследованиях поведения границ раздела между геотекстилем и различными песками сообщили Ли и Манджунатх [9] и Анубхав и Басудхар [10]. Г. Чжан, Ж.-М. Zhang [11] и G. Zhang et al. [12] исследовали монотонное и циклическое поведение границы раздела между геотекстилем и гравийным грунтом с помощью лабораторных испытаний и численного моделирования.Можно видеть, что исследования в основном сосредоточены на границах раздела геотекстиля и различных грунтов и песков в арматурных конструкциях. Граница раздела геотекстиля и гравийных материалов с размером зерна больше, чем у почвы и песка, тщательно не исследовалась. Об исследованиях границы раздела между CGM и проницаемыми подушками барьеров на склоне сообщалось редко. Таким образом, необходимо провести дальнейшие исследования характеристик трения на границах раздела между CGM и материалами амортизаторов.
Целями данного исследования являются получение прочности на сдвиг и отклика на сдвиг напряжения-смещения границы раздела CGM-подушка путем прямого испытания на сдвиг и численного моделирования. Приведены характеристики прочности на сдвиг на границе раздела фаз и зависимости напряжения сдвига от смещения, наблюдаемые по результатам испытаний. Основываясь на экспериментальных наблюдениях, нелинейно-упругая модель и нелинейно-упругая идеально-пластическая модель применяются для описания взаимосвязей напряжения-смещения на границе раздела сред CGM с щебнем и щебнем, смешанным с полиуретаном, соответственно.Наконец, две модели интерфейса включаются в элемент процедуры Geogrid для прогнозирования механического поведения двух интерфейсов.
2. Испытания интерфейсов прямым сдвигом
2.1. Аппарат прямого сдвига
Размер сдвигового бокса для аппарата прямого сдвига влияет на прочность на сдвиг на границе раздела геосинтетический грунт. Сопоставляя результаты испытаний с коробкой сдвига различного размера, C. Hsieh и M.-W. Се [13] рекомендовал использовать коробку для прямой резки с минимальным размером 300 × 300 мм.Подобные правила также требуются в ASTM D5321 [14]. В этом исследовании для испытаний на сдвиг использовалась крупномасштабная машина для прямого сдвига. Схематический вид устройства показан на рисунке 1. Устройство включает квадратную верхнюю коробку 300 мм и прямоугольную нижнюю коробку 300 × 350 мм. Он имеет максимальное смещение при сдвиге 50 мм без потери площади плоскости сдвига во время испытания на сдвиг.
Жесткость нагружающей пластины в нормальном направлении верхней камеры сдвига также может влиять на результаты испытаний.Результаты исследования, проведенного C. Hsieh и M.-W. Hsieh [13] указал, что использование обычных жестких нагрузочных пластин в испытании на прямой сдвиг привело к вогнутому распределению давления в плоскости сдвига. Было замечено, что использование гибкой нагрузочной пластины показало лучшую воспроизводимость данных испытаний, чем использование жесткой нагрузочной пластины. Таким образом, чтобы приложить равномерное гибкое нормальное давление к границе раздела, была использована пластина из мягкого силикона толщиной 2 см, помещенная в нижней части жесткой нагрузочной пластины, чтобы сформировать гибкую нагрузочную пластину в верхнем сдвиговом ящике.
Сдвиговое смещение нижней коробки контролировалось системой точного шагового двигателя. Смещение сдвига и сила сдвига отслеживались с помощью линейного переменного дифференциального преобразователя (LVDT) и тензодатчика, соответственно. Была установлена компьютеризированная система сбора данных для сбора данных о смещении и напряжении сдвига.
2.2. Материалы
В ходе испытаний был выбран CGM, обычно используемый в качестве поверхностного барьера каменной дамбы в Китае. Фотография CGM представлена на рисунке 2.Он состоит из геомембраны из полиэтилена высокой плотности толщиной 0,8 мм, ламинированной с обеих сторон нетканого геотекстиля из полиэтилентерефталата (ПЭТ) плотностью 400 г / м 2 . Его предел прочности на разрыв (ASTM D4595, 2005) в продольном и поперечном направлении составляет 75,9 кН / м и 58,3 кН / м соответственно.
Щебень, использованный в испытаниях, показан на Рисунке 3. Это тип крупного гравийного материала, измельченного из свежих гранитных камней. Физические свойства щебня представлены в таблице 1.
|
Смешанный полиуретановый щебень, использованный в испытаниях, показан на рисунке 4.Он был отлит полиуретановым клеем из смеси вышеназванного щебня с долей качества 2,5%. Его эффективная пористость и модуль упругости при сжатии составляют 32% и 8 ГПа соответственно. При отверждении в течение 2 дней в стандартной камере для отверждения предел прочности при неограниченном сжатии и изгибе может достигать 3,1 МПа и 1,6 МПа соответственно.
2.3. Процедура испытаний
На этапе подготовки образцы CGM были разрезаны на прямоугольники 450 × 300 мм. Образцы смешанного щебня PUR были отлиты в блоки размером 300 × 300 × 10 мм минимум за 2 дня.
В этом исследовании использовалась стандартная процедура B для грунтового и геосинтетического трения, взятая из стандартного метода испытаний ASTM D-5321 (2008). В нижний ящик в качестве жесткой подложки помещался железный блок с шероховатой поверхностью. Затем на верхнюю грань жесткого блока приклеивали образец КГМ. А левый конец ЦГМ был закреплен на боковой стенке нижнего ящика стальным стержнем и винтами. Затем образец щебня или сборного PUR смешанного щебня помещали в верхний ящик. Нижняя поверхность подушки должна хорошо контактировать с верхней поверхностью CGM.Для подушки из щебня ее уплотняли утрамбовкой до желаемой относительной плотности 70%.
В каждой серии испытаний нормальное напряжение поддерживалось на уровне 25, 50, 75 и 100 кПа соответственно. Скорость сдвига поддерживалась на уровне 1,0 мм / мин. Каждое испытание проводилось до тех пор, пока прилагаемая сила сдвига не останется постоянной при увеличении смещения или до тех пор, пока смещение сдвига не достигнет 20 мм (1/15 длины образца), если сила сдвига непрерывно увеличивается с увеличением смещения.
3.Результаты тестирования
3.1. В этом разделе представлены и обсуждаются реакции сдвигового напряжения и сдвигового смещения на границах раздела между CGM и двумя материалами амортизатора.
Кривые зависимости напряжения сдвига от сдвига границы раздела CGM-щебень показаны на Рисунке 5 (a). Напряжения сдвига быстро увеличиваются, как только начинаются сдвиговые смещения, и продолжают увеличиваться до сравнительно больших значений сдвиговых смещений.Результаты испытаний показывают, что не наблюдается четко определенного пика прочности на сдвиг на границе раздела CGM-щебень. Очевидная характеристика отверждения пятен для реакции сдвига напряжения-сдвига можно увидеть из результатов испытаний. Он отличается от границы раздела геотекстиль-гравийный грунт, который демонстрирует очевидные характеристики деформационного размягчения в литературе [11]. Основная причина может заключаться в различии текстуры и эластичности поверхности CGM и геотекстиля.
(a) Граница раздела CGM-щебень
(b) Граница раздела CGM-PUR смешанный щебень
(a) Граница раздела CGM-щебень
(b) Интерфейс смешанного щебня CGM-PUR
Конечное состояние поверхности КГМ после испытаний показано на рисунке 6.Видно, что нити на поверхности разрушены угловатым щебнем. Множество разбитых частиц щебня вросло в поверхность CGM. Указывается, что существует блокировка между гравием угловатой формы и геотекстилем на верхней стороне CGM. Также можно заметить, что увеличение нормальной нагрузки приводит к усилению блокировки. Это может быть причиной того, что граница раздела CGM-щебень показала значительные характеристики упрочнения.Можно найти нелинейную гиперболическую зависимость между напряжением сдвига и сдвигом.
Кривые зависимости напряжения сдвига от сдвига на границе раздела смешанного щебня CGM-PUR при различных нормальных нагрузках показаны на рисунке 5 (b). Можно наблюдать другую реакцию сдвига напряжения-смещения по сравнению с границей раздела ГМ-щебень. Первоначальное увеличение напряжения сдвига с увеличением смещения можно увидеть на кривых смещения напряжения сдвига. Когда напряжение сдвига достигает максимальной прочности на сдвиг, пластическое разрушение начинается с увеличением сдвига.Интерфейс показывает режим разрушения упругой идеально-пластической и скользящей по плоскости сдвига.
Окончательное состояние поверхности смешанного щебня из CGM и PUR после испытаний показано на рисунке 7. Можно видеть, что структура волокон на поверхности CGM выровнялась в направлении сдвига за счет фрикционного взаимодействия. Некоторое количество волокон упало с поверхности CGM и внедрилось в щели щебня, смешанного с полиуретаном. Указывается, что на границе раздела произошло нарушение проскальзывания при большом сдвиговом смещении.Также можно обнаружить, что нелинейно-упругое отношение совершенной пластичности можно использовать для выражения полного напряжения сдвига и отношения сдвига смещения из кривых на рисунке 5 (b).
3.2. Пиковая прочность на сдвиг границ раздела
Вариации пикового напряжения сдвига в зависимости от нормального напряжения для двух поверхностей раздела показаны на рисунке 8. Результаты показывают очевидное сцепление с пиковым пределом прочности на сдвиг двух поверхностей раздела. Замечено, что пиковые напряжения сдвига увеличиваются с увеличением нормального напряжения.Прочность на сдвиг границы раздела CGM-щебень всегда выше, чем у границы раздела CGM-PUR смешанный щебень при различных нормальных нагрузках. Прочность на сдвиг двух поверхностей раздела может быть выражена как функция нормального напряжения с помощью критериев Мора-Кулона.
Для границы раздела CGM-щебень угол трения 35,2 ° и границы сцепления 6,93 кПа могут быть найдены с помощью аппроксимации результатов испытаний с помощью линейной регрессии. И меньшая прочность на сдвиг при угле трения 32.3 ° и границы адгезии 5,38 кПа могут быть найдены для границы раздела смешанного щебня CGM-PUR. Предполагается, что липкая пленка, окутывающая поверхность гравия, уменьшила шероховатость щебня. Кроме того, измеренная прочность на сдвиг границы раздела CGM-щебень складывается из трения между гравием и поверхностью геотекстиля и некоторого сопротивления сцеплению между частицами гравия. Следовательно, прочность на сдвиг для границы раздела CGM-щебень больше, чем для границы раздела CGM-PUR смешанного щебня.
4. Численное моделирование поведения границы раздела
Основываясь на результатах испытаний на прямой сдвиг, механическое поведение границы раздела ГМЗ-щебень можно описать нелинейной гиперболической моделью [15], а именно нелинейно-упругой стадией модель нелинейно-упругого идеально пластичного интерфейса (рис. 9). А для границы раздела из смешанного щебня CGM-PUR для описания раздела нелинейно-упругого идеально пластичного интерфейса, сочетающего в себе нелинейную гиперболическую модель (нелинейно-упругая стадия) и граница пластического разрушения Мора-Кулона (идеально пластическая стадия), можно использовать механическое поведение.
4.1. Нелинейно-упругая идеально пластическая конститутивная модель границы раздела
4.1.1. Нелинейно-упругая стадия
Прежде чем напряжение сдвига достигнет пика прочности на сдвиг, связь между напряжением сдвига и сдвигом границы раздела фаз обычно можно смоделировать с помощью гиперболического уравнения: где — сдвиговое смещение границы раздела.
Параметры и могут быть выражены как где — удельный вес воды; — нормальное эффективное напряжение интерфейса; атмосферное давление; напряжение сдвига; связность интерфейса; — угол трения границы раздела; « и являются нелинейными параметрами, которые могут быть получены в результате испытаний на прямой сдвиг границы раздела фаз.
Комбинируя три приведенных выше уравнения, касательный модуль кривой сдвига напряжения-смещения границы раздела (жесткость на сдвиг) можно выразить следующим образом [16]:
4.1.2. Perfectly Plastic Stage
Когда напряжение сдвига достигает максимальной прочности на сдвиг границы раздела, происходит пластическое разрушение с увеличением сдвига. Диапазон прочности на сдвиг на постпиковой стадии выражается критериями разрушения Мора-Кулона: где — прочность на сдвиг границы раздела; связность интерфейса; — угол трения границы раздела.
4.2. Параметры модели интерфейса CGM-Cushion
Подгоночные кривые напряжения сдвига в зависимости от сдвига смещения по результатам испытаний двух поверхностей раздела с использованием нелинейно-упругой модели идеально пластичного интерфейса показаны на рисунке 10. Подгоночные параметры для двух моделей интерфейса приведены на рис. в таблице 2. Сравнение теоретических решений, рассчитанных с помощью модели, и результатов испытаний показывает хорошее совпадение при различных нормальных нагрузках.
| (91) a) граница раздела CGM-щебень