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土工合成材料的早应用可追溯到本世纪二三十年代。1926年美国南卡罗林拉州公路部门曾采用过在棉布上洒沥青而制成的材料,其形式类似于土工膜。其后,人们曾采用聚氯乙烯PVC土工膜作为游泳池的防渗材料。50年代初,美国垦务局采用PVC土工膜作防渗衬砌。前苏联以聚乙烯膜进行渠道防渗也有较长历史。更多土工合成材料行业分析息请查阅中国报告大厅发布的《年中国土工合成材料行业研究报告》。以近代人工聚合物为原料的土工织物的早应用实例,是50年代初的荷兰三角洲工程。据估计,用量超过了1000万m2,大大促进了土工合成材料的工程应用。60年代,美国逐渐扩展了采用土工织物修建护坡下的垫层和反滤以及护岸等。并将土工织物铺在沥青路面中以防止路面反射裂缝。
土工网于1968年在日本开始应用,主要用在填土坡,帮助坡缘填土压实,以增大其强度和稳定性。与此同时,土工网也被用在软基上筑堤,以后又发展为在堤底铺设。非织造土工合成材料技术可能于1967年在美国、法国、英国开始应用,它是一种较厚的聚酯非织造土工织物,作为大坝上游抛石护坡下的反滤层,或作为基土与其上覆盖的粗粒料之间的隔离层。非织造织物的出现为土工织物的应用开辟了较广阔的天地。80年代后出现了排水带,路堤下用非织造织物作加筋,以及土工织物加筋挡墙等应用实例。我国应用土工合成材料开始较晚,但发展速度很快。目前几乎在各种类型的岩土工程和大量的水利及堤防工程中都得到应用。1974年江苏省江都嘶马用织造型土工织物制成的软体排。




结合混凝土块压重,进行长江护岸。稍后江都西闸和湖北江堤防也都采用了软体排。非织造土工织物用作反滤料的工程实例更多,云南麦子河水库用得早。80年代中期,非织造土工织物在尾矿坝和灰堤等工程中得到应用。塑料排水带早在80年代初即在天津新港用于加固软基,目前排水带在高速公路和机场工程已应用得十分广泛。混凝土模袋早用于江苏南宫河口岸,80年代末已成功应用于30多项工程。加筋土挡墙已修建不少。近年来我国已能生产土工格栅,其工程需求量很大,预计会大大促进加筋土技术的快速发展。聚苯乙烯板块在我国寒冷地区早已用于工程防冻。近来土工格室、植被土工网垫等新技术也已开始应用。根据不完全统计,迄今我们采用土工合成材料的工程已逾8000项。
在1998年夏秋,在长江和松花江、嫩江特大洪灾的防汛抢险工作中,土工合成材料发挥了重要作用。领导远瞩,在灾后多次批示和指示,工程界和制造厂商积极响应,展现了前所未有的应用土工合成材料热潮。可以预见,我国的土工合成材料的应用程度、技术水平、以及产品的质量和品种在不远的将来必将迈上一个新台阶。随着各地民生事业的迅速发展以及全球范围环境意识的觉醒,土工合成材料需求大幅增长,这为环保型土工合成材料的发展与应用创造了良好的条件。今年6月份,美国Freedonia集团预测,到2017年,中国地区土工合成材料的产量将达到187万吨,占全球总需求量的一半。中国产业用纺织品行业协会会长李陵申,在刚刚召开的土工用纺织合成材料分会2014年会上介绍。



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根据边坡地形地貌、土质和区域气候的特点,在边坡表面覆盖一层土工合成材料并按一定的组合与间距种植多种植物。通过植物的生长活动达到根系加筋、茎叶防冲蚀的目的,经过生态护坡技术处理,可在坡面形成茂密的植被覆盖,在表土层形成盘根错节的根系,有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀,增加土体的抗剪强度,减小孔隙水压力和土体自重力,从而大幅度提高边坡的稳定性和抗冲刷能力。植被的抗侵蚀作用是通过它的三个主要构成部分来实现的:一是植物的生长层(包括花被、叶鞘、叶片、茎),通过自身致密的覆盖防止边坡表层土壤直接遭受雨水的冲蚀,降低暴雨径流的冲刷能量和地表径流速度,从而减少土壤的流失;二是腐质层(包括落叶层与根茎交界面),为边坡表层土壤提供了一个保护层;
三是根系层,这一部分对坡面的地表土壤加筋锚固,提供机械稳定作用。一般情况下,在植物生长初期,由于单株植物形成的根系只是松散地纠结在一起,没有长卧的根系,易与土层分离,起不到保护作用。而三维网的应用正是从增强以上三方面的作用效果来实现更彻底的浅层保护。一是在一定的厚度范围内,增加其保护性能和机械稳定性能;二是由于三维网的存在,植物的庞大根系与三维网的网筋连接在一起,形成一个板块结构(相当于边坡表层土壤加筋),从而增加防护层的抗张强度和抗剪强度,限制在冲蚀情况下引起的“逐渐破坏”(侵蚀作用会对单株植物直接造成破坏,随时间推移,受损面积加大)现象的扩展,终限制边坡浅表层滑动和隆起的发生。三维植被网护坡技术综合了土工网和植物护坡的优点。



可创造产值60亿元,形成利税10亿元。经企业反馈,采用本项目开发的系列新型非织造设备生产的短纤针刺非织造土工布和宽幅非织造布复合土工膜的各项性能指标可以满足实际使用要求,强度指标高于市场同类产品。鉴定会认为,该项目对于进一步提高我国土工合成材料生产技术装备和产品在国际市场的竞争力,带动纺织工业的产品结构调整能发挥积极作用,建议企业加速推进产品的生产和应用。近年来,随着生产垃圾、生活垃圾、商业垃圾和旅游垃圾等大量固废的产生。卫生填埋场逐渐成为城市垃圾的终处理方式之一。卫生填埋场就是在铺设良好防渗性能衬垫的场地上,将固体废弃物铺成一定厚度的薄层,加以机械压实,并分层加土覆盖消毒,这一过程中,将用到大量的土工合成材料。
那么,在卫生填埋领域,土工合成材料面临着巨大发展空间。清华大学环境工程学院教授白庆中表示,卫生填埋应根据填埋场污染控制的“多重屏障学说”进行设计。也就是要先对填埋的垃圾进行预处理,形成废弃物屏障,再按岩土设计的原理与方法进行设计,形成工程屏障,重要的是,在选址阶段时,要注意选择合适地段,形成天然的地质屏障。此外,合格的填埋场必须要有充分的填埋容量和较长的使用期,填埋容量必须达到设计量,使用期在六年以上。同时,不受洪水、滑坡等威胁,填埋工程处理垃圾成本低也是重要考虑因素。白庆中指出,目前国内常用的技术方法有竖向截水板桩、竖向截水地质膜、旋喷注浆底部封堵技术、地下泥浆截面、物探技术应用于监测衰减规律等多种。




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