بحث تطبيقي لخصائص الشد الميكانيكية للمنسوجات الأرضية

في عملية اختبار خصائص الشد للمنسوجات الأرضية ، يكون تشوه الاستطالة كبيرًا ، ومن السهل حدوث ظاهرة "العنق" في عملية الشد ، ولعرض العينة تأثير كبير على مؤشر قوة الشد. لذلك ، فإن قوة الشد لمواد التكسية الأرضية هي مؤشر مهم لاختبار وتقييم جودة منتجات التكسية الأرضية ، وهي أساس مهم لاختيار مواد التكسية الأرضية في التصميم الهندسي.

كمواد هندسية ، يمكن أن يؤدي استخدام التكسية الأرضية إلى تبسيط البناء وتحسين جودة المشروع وتقليل تكاليف المشروع وإطالة عمر المشروع وتقليل صيانة المشروع. تم استخدام مواد التكسية الأرضية على نطاق واسع في مختلف المجالات الهندسية مثل النقل ، والحفاظ على المياه ، والطاقة الكهربائية ، والموانئ ، والتعدين ، والأنهار والبحيرات ، والسدود الساحلية ، والحفاظ على التربة والمياه ، ومنع التلوث البيئي.

★ تصنيف ووظيفة وتطبيق مواد التكسية الأرضية

تنقسم المواد التركيبية الأرضية بشكل أساسي إلى أربع فئات: التكسية الأرضية ، والأغشية الأرضية ، والمركبات الأرضية ، والمواد الخاصة الجيوتقنية ، والتي تشمل مواد التكسية الأرضية المنسوجة ، وأقمشة الجيوتكستيل غير المنسوجة ، وأقمشة الجيوتكستيل المحبوك وفقًا لطريقة النسيج. في التطبيقات العملية ، تمتلك مواد التكسية الأرضية بشكل أساسي وظائف مثل التعزيز والعزل والترشيح والصرف.

دور التعزيز والتطبيق

يمكن أن تحد مواد التكسية الأرضية من إزاحة أعمال الهندسة المدنية أثناء الاستخدام لفترة طويلة ويمكن أن تجعل الضغط المحلي يعمل على نقل التربة أو توزيعها على مساحة أكبر ، وزيادة مقاومة الاحتكاك بين التربة والتكسية الأرضية ، ولعب دور تقوية أو تقوية للمدنيين الأعمال الهندسية وخاصة على التربة الضعيفة.

تستخدم بشكل رئيسي في: الطرق السريعة والسكك الحديدية والسدود والسدود الترابية والصخرية والمطارات والملاعب الرياضية وغيرها من المشاريع لتقوية الأساسات الضعيفة وأيضًا تلعب دورًا في العزل والترشيح. مرور مؤقت على المناطق الرطبة أو المستنقعات أو التربة القابلة للانضغاط. تقوية استقرار منحدر الكومة أو المنحدر الحاد المحفور. زيادة ثبات منحدر الحصى والتربة المقواة. تستخدم كتعزيز في ردم الجدران الاستنادية ، وتقوية الرصيف المرن ، وإصلاح الشقوق العاكسة للطريق ، إلخ.

العزلة الدور والتطبيق

افصل بين هياكل التربة المختلفة باستخدام مواد التكسية الأرضية لتشكيل واجهة فرعية مستقرة ، بحيث يمكن فصل كل طبقة ولعب خصائصها ودورها العام وفقًا للمتطلبات. يمكن أن يؤدي الفصل باستخدام التكسية الأرضية إلى تقليل أنواع المواد وتوفير الكثير من الشحن وتقليل تكلفة البناء.

تستخدم بشكل رئيسي في: طبقة العزل بين سطح وأساس الطريق السريع والسكك الحديدية والمطار وموقف السيارات وما إلى ذلك ؛ العزلة بين صابورة السكك الحديدية وطريق الطريق ؛ العزلة بين رصف الطريق والأساس الضعيف ؛ في السد الترابي والحجري المختلط ، العزلة بين مواد بناء السدود المختلفة ؛ العزلة بين التراب أو كيس الرمل أو كيس التربة والأساس الضعيف ؛ طبقة العزل بين الحشوة الاصطناعية ، أو الركيزة الصخرية ، أو حقل المواد والأساس ؛ العزلة بين طبقات التربة الصقيعية المختلفة ؛ نهر ، نهر ، بحيرة يتم وضع التكسية الأرضية تحت الماء لتلعب دور العزل وأيضًا تلعب دور الترشيح الخلفي والتعزيز.

تصفية دور و applications

تسمح التكسية الأرضية للماء بالمرور وتمنع بشكل فعال جزيئات التربة من المرور ، وبالتالي منع فقدان جزيئات التربة وإلحاق الضرر بالتربة.

تستخدم بشكل رئيسي في: طبقة الترشيح لجدار طيني أساسي أو جدار مائل من الطين لسد الأرض والحجر ؛ طبقة الترشيح لأجسام الصرف المختلفة في السدود الترابية والحجرية أو السدود ؛ طبقة الترشيح لسد تخزين الرماد أو سد الرواسب ؛ طبقة الترشيح من الحجر الكتلي أو حماية المنحدرات الخرسانية للجسور والسدود والنهر والقناة والساحل ؛ طبقة الترشيح الخاصة بنظام الصرف في ردم الجدار الاستنادي ؛ طبقة المرشح حول قناة الصرف أو حول قناة تصريف الحصى ؛ طبقة الترشيح الخاصة ببئر الماء ، أو تقليل الضغط بشكل جيد أو أنبوب الضغط المائل في مشروع الحفاظ على المياه.

وظيفة الصرف الصحي والتطبيق

يمكن أن تشكل مواد التكسية الأرضية قنوات تصريف في التربة تجمع الماء في التربة وتفريغها خارج الجسم على طول سطح القماش.

تستخدم بشكل رئيسي في الصرف الرأسي أو الأفقي داخل السدود الترابية ؛ الصرف خلف الجدران الاستنادية ؛ الصرف حول المباني المختلفة ؛ تبديد ضغط المياه المسامية في التربة المدفونة ؛ تصريف أساسات الحشو الصناعي أو أساسات الملاعب الرياضية ، إلخ.

★ أبحاث الخواص الميكانيكية للشد لأقمشة التكسية الأرضية

من بين العديد من تطبيقات التكسية الأرضية ، فإن قوة الشد (قوة الشد) هي مؤشر الخصائص الميكانيكية الأساسية والأساسية للمنسوجات الأرضية. سواء كان الأمر يتعلق بوظيفة التعزيز أو مقاومة الانزلاق أو السحب للمنسوجات الأرضية ، أو لتعزيز الأساس الناعم ، والحصير ، والتحكم في التسرب ، وحماية الشاطئ ، والعزل ، والصرف ، والتطبيقات الأخرى ، من أجل ضمان تحقيق وظيفة ، التكسية الأرضية مطلوبة للحصول على قوة شد معينة. لذلك ، فإن كيفية تحديد قوة شد التكسية الأرضية والتنبؤ بها بشكل صحيح هي قضية مهمة في دراسة التكسية الأرضية.

بحث عن عرض عينات لاختبار شد قطاع التكسية الأرضية

عادة ، لا يزال تحديد قوة الشد للمنسوجات الأرضية يتبع طريقة اختبار شد الشريط للمنسوجات. بالنسبة للمنسوجات الأرضية ، خاصةً التكسية الأرضية غير المنسوجة ، يكون تشوه الشد كبيرًا جدًا عند السحب ، وسيحدث منتصف العينة انكماشًا جانبيًا ، أي ظاهرة "التعنق" ، وستكون نتائج اختبار قوة الشد منخفضة. من أجل جعل نتائج الاختبار أقرب ما يمكن إلى الوضع الفعلي ، تقلل طريقة الوقوف من تأثير "العنق". تتمثل إحدى الطرق في تثبيت العينة بمسمار محدب بين الوصلات لمنع الانكماش الجانبي أثناء التمدد وتجنب "التعرق" ، ولكنها أكثر إزعاجًا. طريقة أخرى هي توسيع العينة. في الوقت الحاضر ، يستخدم اختبار الشد التقليدي في كثير من الأحيان عينات واسعة لتقليل تأثير "التعنق".

في عينات المعايير لشد المنسوجات وتكسية الأرض ، تكون عينات النسيج العادية ضيقة وطويلة ، وعمومًا بعرض 50 مم وطولها 75 ~ 200 مم ؛ بينما تكون عينات التكسية الأرضية واسعة وقصيرة ، وطولها 100 مم وعرضها 200 مم وعرضها 500 مم. عادة ما يسمى عرض 50 مم عينات الشد الضيقة ؛ ستكون عينات عريضة 200 مم تسمى عريضة ؛ عرض عينات 500 مم تسمى عينات واسعة للغاية.

بالنسبة للمنسوجات الأرضية ، فإن معظم الاتجاه الدولي هو استخدام عينات بعرض 200 مم ، مثل ASTM D4595 "طريقة الاختبار القياسية لخصائص الشد للمنسوجات الأرضية بواسطة طريقة شريط العرض العريض". أوصت فرنسا وإيطاليا باستخدام عينات بعرض 500 ملم. لقد أثبتت الممارسة أن العينة واسعة جدًا ، ويصعب تشغيلها ، وهناك مشاكل في إصلاح العينة. المكتب الوطني للجودة والإشراف الفني في الصين مع الإشارة إلى المعايير الدولية لمواد التكسية الأرضية ومعايير المنتجات الجيوسنثية GB / T 15788 هي المعيار لطريقة الشريط العريض لاختبار الشد الجيوتكستيلي ، والتي تنص على أن عرض العينة هو 200 مم.

النظرية هي أن التغيير في عرض وطول العينة يتسبب في حدوث تغيير في العنق عند شد العينة ، مما يؤثر على قوة الشد للعينة. كلما كانت نسبة العرض إلى الطول أصغر للعينة ، كلما كان العنق أصغر وزادت قوة الشد. في عام 1980 ، استنتج Bell and Hichs من اختبارهما أنه بالنسبة للأقمشة المنسوجة ، فإن تأثير عرض الشريط على مقاومة الكسر ينخفض ​​بعد أن تتجاوز نسبة عرض الشريط إلى الطول 1: 1 ، بينما بالنسبة للأقمشة غير المنسوجة ، ينخفض ​​تأثير عرض الشريط على قوة الكسر. بعد أن يتجاوز عرض الشريط إلى نسبة الطول 4: 1. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تأثير عرض العينة على قوة الشد لأقمشة الجيوتكستيل غير المنسوجة المثقوبة بالإبرة له تأثير "الحافة". تساعد زيادة عرض العينة على تقليل تأثير تأثير "الحافة" وزيادة قوة الكسر.

في عام 1986 ، قدم ب. مايل معلومات تمثيلية أكثر إلى المؤتمر الدولي الثالث حول المنسوجات الأرضية. لقد قاموا بمد أقمشة الجيوتكستيل المنسوجة عالية القوة وأقمشة أرضية غير منسوجة خفيفة الوزن بعرض 50 مم و 200 مم و 500 مم و 1000 مم على التوالي ، وخلصوا إلى أن التغيير في القوة لم يكن مهمًا عندما كان عرض العينة أكبر من 500 مم. إذا كانت العينة بعرض 1000 مم كمعيار ، فإن قوة الشد المقاسة بعينة شريط ضيق منسوج بعرض 50 مم ستكون أعلى بنسبة 13٪ ، في حين أن قوة الشد لأقمشة التكسية الأرضية غير المنسوجة المتأثرة بالانكماش الجانبي تكون أقل بنسبة 30٪. نظرًا لأن التعنق الجانبي للأقمشة المنسوجة بعد سحبها ليس واضحًا ، وكلما كانت العينة أضيق كلما كان المعدل غير المتكافئ أصغر ، فإن خصائص الشد للعينات الضيقة ستكون منحازة عالية بتأثير المعدل غير المتكافئ.

استنتج بعض الباحثين أيضًا من الاختبارات التي أجريت على عينات ذات عروض مختلفة أن العينات التي يقل عرضها عن 200 مم ستبالغ في تقدير قوة الشد القصوى للمنسوجات الأرضية المنسوجة وشبكات الجيوجريد بنسبة تصل إلى حوالي 20٪ ؛ بالنسبة لعينات الأقمشة غير المنسوجة ذات درجة أكبر من الالتواء في عملية التمدد ، يوصى بزيادة عرض العينة بشكل مناسب أو إجراء بعض التصحيحات الفنية على القيمة التي تم الحصول عليها من عينة 50 مم ؛ كلما زاد عرض العينة ، تميل قوة الشد إلى قيمة ثابتة.

الشد قوة البحث عن تكسير الجيوتكستيل والتكسية الأرضية ذات الفتحات المفتوحة

عندما يتم استخدام مواد التكسية الأرضية فعليًا في الهندسة ، غالبًا ما يتم ثقبها أو كسرها بسبب أشكال الهياكل المختلفة أو احتياجات البناء لفتح الثقوب في الأجزاء المناسبة ، أو تتأثر بالظروف الهندسية. يتم تحديد قوة التكسية الأرضية من خلال حالتها الهيكلية ، وعندما يتضرر هيكلها أو ينفتح ميكانيكياً ، ستتأثر قوتها حتماً.

قام Kan و Chan بمحاكاة الضرر في التطبيقات الحقيقية من خلال فتح ثقوب بشكل مصطنع في التكسية الأرضية غير المنسوجة. تم إجراء اختبارات الشد باستخدام عينات بعرض 50 مم و 100 مم. تضمنت المعلمات المدروسة عدد الثقوب ، وموقع الثقوب ، والاستطالة ، واتجاه الشد للعينات. كما تم تطوير نموذج رياضي لتوصيف خصائص الشد للمنسوجات الأرضية باستخدام تقنية تركيب منحنى الانحدار الخطي المتعدد. أظهرت البيانات أن عرض العينة كان له تأثير على قوة الشد. انخفضت قوة الشد والاستطالة للعينات عندما زاد عدد الثقوب أو كان اتجاه الثقوب عموديًا على اتجاه الشد.

تشي وآخرون اختبر قوة الشد لعينات التكسية الأرضية غير المنسوجة 200 مم × 100 مم عن طريق فتح ثقوب مستطيلة ومربعة ودائرية ، وقارن أيضًا مقاومة الشد للعرض المتبقي بعد الفتح مع العينة الأصلية. خلص بحث تحليل الاختبار إلى: زيادة مساحة العينة المفتوحة تدريجياً ، وتناقص قوة الشد تدريجياً ، وعلاقة خطية ؛ يحدث الضرر في نقطة تركيز الإجهاد ؛ الفتحة المفتوحة بعد قوة شد النسيج تعتمد على عرض إجهاد العينة ، وكلما زاد عرض الضغط ، زادت قوة الشد ؛ النسيج بغض النظر عن نوع الثقب ، نظرًا لدور تركيز الضغط ، يكون العرض المتبقي لقيمة قوة النسيج أصغر قليلاً من العرض المتساوي بدون فتحة مفتوحة ؛ فتحة القماش المفتوحة يتم تقليل مقاومة الشد للنسيج بنسبة مئوية أكبر من نسبة تقليل المساحة.

استخدم Qian طريقة العناصر الحدودية لتحليل تركيز الإجهاد بالقرب من فتحة عينة بعرض 100 مم من التكسية الأرضية المركبة عند فتح ثقب دائري. تزداد قيمة الإجهاد القصوى بالقرب من الفتحة في العينة مع زيادة حجم الفتحة الدائرية عندما تتعرض العينة لتوتر أحادي الاتجاه وثنائي الاتجاه بحجم معين.

البحث عن جوانب الشد الأخرى لمواد التكسية الأرضية

لدراسة الخواص الميكانيكية للشد لمنسوجات الأرض ، ترتبط المزيد من الدراسات بالتمدد أحادي الاتجاه. دراسة عرض عينة اختبار شد الشريط ودراسة الكسر وشد الفتحة المفتوحة الموصوفة أعلاه تمت دراستها أيضًا بشكل أساسي على أساس التمدد أحادي الاتجاه للتكسية الأرضية.

نظرًا لأن قوة التكسية الأرضية في عملية الاستخدام الفعلي معقدة للغاية ، فإن دراسة الشد أحادي الاتجاه فقط ليست كافية. يجب أن يكون لدراسة خصائص الشد ثنائية الاتجاه للمنسوجات الأرضية المستخدمة في الهندسة قيمة تطبيق عملية أكثر.

حقق Bais في التمدد ثنائي الاتجاه للتكسية الأرضية غير المنسوجة المغزولة. تم إنشاء النموذج النظري من خلال تحليل منحنى الإجهاد والانفعال وتوزيع الاتجاه للألياف. تم أخذ اللاخطية للألياف في الاعتبار في النموذج ، ولكنها اقتصرت على حالة التمدد ثنائي الاتجاه للشريط بدون إجهاد عرضي ، وكانت نتائج التنبؤ النظري في نطاق التشوه الصغير متوافقة جيدًا مع الاختبار.

بالإضافة إلى دراسة الخواص الميكانيكية للشد لمواد التكسية الأرضية نفسها ، فقد درس العديد من الباحثين أيضًا خصائص التكسية الأرضية في التطبيقات العملية في التفاعل مع التربة. على سبيل المثال ، درس مجازي التفاعل بين التربة والتكسية الأرضية واقترح ثلاثة أشكال من الضرر عندما تتعرض مواد التكسية الأرضية لعملية شد في التربة ، وأسس أيضًا معادلة عامة لحساب المعامل الحرج لتفاعل تكسية الأرض والتربة وشرحها نظريًا.

في التطبيق العملي لمواد التكسية الأرضية ، تعتبر خصائص الشد حاسمة. تناقش هذه الورقة نظريًا أن الخواص الميكانيكية للشد لمواد التكسية الأرضية لها أهمية كبيرة لتطبيقاتها الهندسية العملية ، وتأمل في توفير أساس نظري قوي للتطبيق العملي للمنسوجات الأرضية.