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Anwendungsforschung zugmechanischer Eigenschaften von Geotextilien

Beim Prüfverfahren für die Zugeigenschaften von Geotextilien ist die Dehnungsverformung groß, und das Phänomen der "Einschnürung" tritt beim Zugverfahren leicht auf, und die Breite der Probe hat einen großen Einfluss auf den Zugfestigkeitsindex. Daher ist die Zugfestigkeit von Geotextilien ein wichtiger Indikator für die Prüfung und Bewertung der Qualität von Geotextilien und eine wichtige Grundlage für die Auswahl von Geotextilien im Ingenieurdesign.

Zugfestigkeit des Geotextils

Als technische Materialien kann die Verwendung von Geotextilien den Bau vereinfachen, die Projektqualität verbessern, die Projektkosten senken, die Projektlebensdauer verlängern und die Projektwartung reduzieren. Geotextilien sind in verschiedenen technischen Bereichen wie Transport, Wasserwirtschaft, Elektrizität, Seehäfen, Bergbau, Flüsse und Seen, Küstendämme, Boden- und Wasserschutz und Umweltverschmutzungsschutz weit verbreitet.

★ Klassifizierung, Funktion und Anwendung von Geotextilien

Geosynthetische Materialien werden hauptsächlich in vier Kategorien eingeteilt: Geotextilien, Geomembranen, Geokomposite und geotechnische Spezialmaterialien, zu denen Geotextilien gewebte Geotextilien, nicht gewebte Geotextilien und gestrickte Geotextilien nach dem Webverfahren zählen. Geotextilien haben in der Praxis vor allem Funktionen wie Verstärkung, Isolierung, Filterung und Entwässerung.

Geotextil

Verstärkungsrolle und Anwendung

Geotextilien können die Verschiebung von Tiefbauarbeiten während des Langzeiteinsatzes begrenzen und die auf den Boden einwirkenden lokalen Belastungen auf eine größere Fläche übertragen oder verteilen, den Reibungswiderstand zwischen Boden und Geotextilien erhöhen und eine verstärkende oder verstärkende Rolle für den Tiefbau spielen Ingenieurarbeiten, insbesondere auf schwachem Boden.

Verstärkung Geotextil

Hauptsächlich verwendet in: Autobahnen, Eisenbahnen, Böschungen, Erd- und Felsdämmen, Flughäfen, Sportplätzen und anderen Projekten, um schwache Fundamente zu stärken und auch eine Rolle bei der Isolierung und Filtration zu spielen. Vorübergehende Passage auf nassen Gebieten, Sümpfen oder komprimierbaren Böden. Verstärken Sie die Stabilität des Hanges des Haufens oder des ausgehobenen Steilhangs. Erhöhen Sie die Stabilität des Kieshangs und des befestigten Bodens. Wird als Verstärkung in der Hinterfüllung von Stützmauern, zur Verstärkung von flexiblem Pflaster, zur Reparatur von reflektierenden Straßenrissen usw. verwendet.

Isolation Rolle und Anwendung

Trennen Sie unterschiedliche Bodenstrukturen mit Geotextilien, um eine stabile Unterschicht zu bilden, so dass jede Schicht getrennt werden kann und je nach Anforderung ihre eigenen Eigenschaften und Gesamtrollen spielt. Die Trennung mit Geotextilien kann die Materialarten reduzieren, viel Fracht einsparen und die Baukosten senken.

Isolations-Geotextil

Hauptsächlich verwendet in: der Isolationsschicht zwischen der Oberfläche und dem Fundament von Autobahnen, Eisenbahnen, Flughäfen, Parkplätzen usw.; die Isolierung zwischen Gleisschotter und Gleisbett; die Isolation zwischen Straßenbett und schwachem Fundament; im gemischten Erd- und Steindamm die Isolierung zwischen verschiedenen Dammbaustoffen; die Isolierung zwischen Gabione, Sandsack oder Erdsack und schwachem Fundament; die Isolationsschicht zwischen künstlicher Schüttung, Steinhaufen oder Materialfeld und Fundament; die Isolierung zwischen verschiedenen Permafrostschichten; Fluss, Fluss, See Das Geotextil wird unter Wasser platziert, um die Rolle der Isolierung zu spielen und auch die Rolle der Rückfiltration und Verstärkung.

Filtration Rolle und aAnwendungen

Geotextilien lassen Wasser durch und verhindern effektiv den Durchtritt von Bodenpartikeln und verhindern so den Verlust von Bodenpartikeln und Schäden am Boden.

Filtration Geotextil

Hauptsächlich verwendet in: der Filterschicht von Lehmkernwänden oder geneigten Lehmwänden aus Erde und Steindamm; die Filterschicht verschiedener Entwässerungskörper im Erd- und Steindamm oder Damm; die Filterschicht der Oberfläche des Aschestaudamms oder Deponiedamms; die Filterschicht aus Blockstein oder Beton Böschungsschutz von Damm, Damm, Fluss, Kanal und Küste; die Filterschicht des Entwässerungssystems in der Hinterfüllung der Stützmauer; die Filterschicht um Entwässerungsdüker oder um Kies-Entwässerungsdüker; die Filterschicht von Wasserbrunnen, Druckminderbrunnen oder geneigtes Druckrohr im Wasserschutzprojekt.

Ablauffunktion und Anwendung

Geotextilien können im Boden Drainagekanäle bilden, die Wasser im Boden zusammenführen und entlang der Gewebeebene aus dem Körper ableiten.

Drainage Geotextil

Hauptsächlich verwendet in der vertikalen oder horizontalen Entwässerung innerhalb von Erddämmen; Entwässerung hinter Stützmauern; Entwässerung um verschiedene Gebäude herum; Ableitung des Porenwasserdrucks in vergrabenen Böden; Entwässerung von künstlichen Füllfundamenten oder Sportplatzfundamenten usw.

Forschung der mechanischen Zugeigenschaften von Geotextilien

Unter den vielen Anwendungen von Geotextilien ist die Zugfestigkeit (Zugfestigkeit) der grundlegendste und wichtigste Index der mechanischen Eigenschaften von Geotextilien. Sei es zur Bewehrung, Rutschhemmung, Zugfunktion von Geotextilien, oder zur weichen Fundamentbewehrung, Matten, Sickerschutz, Uferschutz, Isolierung, Entwässerung und anderen Anwendungen, um die Realisierung der Geotextilien müssen eine bestimmte Zugfestigkeit aufweisen. Daher ist die korrekte Bestimmung und Vorhersage der Zugfestigkeit von Geotextilien ein wichtiges Thema bei der Untersuchung von Geotextilien.

Untersuchung der Probenbreite für den Bandzugversuch von Geotextilien

Üblicherweise erfolgt die Bestimmung der Zugfestigkeit von Geotextilien noch nach dem Bandzugprüfverfahren von Textilien. Bei Geotextilien, insbesondere bei nicht gewebten Geotextilien, ist die Zugverformung beim Ziehen sehr groß, in der Mitte der Probe tritt eine seitliche Schrumpfung auf, dh das Phänomen der "Einschnürung", die Testergebnisse der Zugfestigkeit sind gering. Um die Testergebnisse der tatsächlichen Situation möglichst nahe zu bringen, reduziert die Stehmethode den „Necking“-Effekt. Eine Methode besteht darin, die Probe mit einem konvexen Nagel zwischen die beiden Spannvorrichtungen zu klemmen, um ein seitliches Schrumpfen während des Streckens und ein „Einschnüren“ zu vermeiden, aber es ist mühsamer. Eine andere Methode besteht darin, die Probe zu verbreitern. Derzeit werden im konventionellen Zugversuch häufiger breite Proben verwendet, um die Auswirkungen von „Einschnürungen“ zu reduzieren.

In den Standardproben für Textil- und Geotextilzugfestigkeit sind gewöhnliche Textilproben schmal und lang, im Allgemeinen 50 mm breit und 75 bis 200 mm lang; während geotextile Exemplare breit und kurz sind, im Allgemeinen 100 mm lang, 200 mm breit und 500 mm breit. Normalerweise wird die Breite von 50 mm Zugproben als schmal bezeichnet; werden 200 mm breite Exemplare sein, die als breit bezeichnet werden; Breite von 500 mm Proben, die als extrabreite Proben bezeichnet werden.

Bei Geotextilien besteht die meiste internationale Tendenz darin, 200 mm breite Proben zu verwenden, wie zum Beispiel ASTM D4595 „Standard Test Method for Tensile Properties of Geotextiles by the Wide-Width Strip Method“. Frankreich und Italien haben die Verwendung von 500 mm breiten Exemplaren empfohlen. Die Praxis hat gezeigt, dass die Probe zu breit und schwer zu handhaben ist und Probleme mit der Fixierung der Probe auftreten. Chinas National Bureau of Quality and Technical Supervision in Bezug auf internationale Standards für Geotextilien und Geokunststoffproduktnormen GB/T 15788 ist der Standard für Geotextilien-Zugprüfungs-Breitstreifenverfahren, die eine Breite der Probe von 200 mm vorschreiben.

Die Theorie besagt, dass die Änderung der Breite und Länge der Probe eine Änderung der Einschnürung verursacht, wenn die Probe gedehnt wird, was die Zugfestigkeit der Probe beeinflusst. Je kleiner das Breiten-Längen-Verhältnis der Probe ist, desto kleiner ist die Einschnürung und desto höher die Zugfestigkeit. 1980 schlossen Bell und Hichs aus ihrem Test, dass bei Geweben der Einfluss der Streifenbreite auf die Bruchfestigkeit abnimmt, wenn das Verhältnis von Streifenbreite zu Länge 1:1 überschreitet, während bei Vliesstoffen der Einfluss der Streifenbreite auf die Bruchfestigkeit abnimmt nachdem das Verhältnis von Streifenbreite zu Länge 4:1 überschreitet. Darüber hinaus hat der Einfluss der Probenbreite auf die Zugfestigkeit von vernadelten Vlies-Geotextilien den Effekt einer „Kante“. Eine Vergrößerung der Probenbreite hilft, den Effekt des „Kanten“-Effekts zu reduzieren und die Bruchfestigkeit zu erhöhen.

1986 stellte B. Myle der Dritten Internationalen Konferenz über Geotextilien repräsentativere Informationen zur Verfügung. Sie streckten hochfeste gewebte Geotextilien und leichte nicht gewebte Geotextilien mit Breiten von 50 mm, 200 mm, 500 mm bzw. 1000 mm und kamen zu dem Schluss, dass die Festigkeitsänderung nicht signifikant war, wenn die Breite der Probe mehr als 500 mm betrug. Nimmt man die 1000 mm breite Probe als Maßstab, so ist die Zugfestigkeit gemessen mit einer 50 mm breiten gewebten Schmalbandprobe um 13% höher, während die Zugfestigkeit von nicht gewebten Geotextilien, die von Querschrumpf betroffen sind, um 30% niedriger ist. Da die seitliche Einschnürung von gewebten Stoffen nach dem Ziehen nicht offensichtlich ist und je schmaler die Probe ist, desto geringer die ungleichmäßige Geschwindigkeit, die Zugeigenschaften schmaler Proben werden durch den Einfluss der ungleichmäßigen Geschwindigkeit stark beeinflusst.

Einige Forscher haben auch aus Tests an Proben unterschiedlicher Breite geschlossen, dass Proben mit einer Breite von weniger als 200 mm die Zugfestigkeit von gewebten Geotextilien und Geogittern um bis zu 20 % überschätzen; bei Vliesstoffproben mit stärkerer Einschnürung im Streckprozess wird empfohlen, die Breite der Probe entsprechend zu erhöhen oder den Wert der 50-mm-Probe technisch zu korrigieren; mit zunehmender Breite der Probe neigt die Zugfestigkeit zu einem stabilen Wert.

Zug Stärke Forschung zu Geotextilbruch und Open-Hole-Geotextilien

Wenn Geotextilien tatsächlich in der Technik verwendet werden, werden sie aufgrund unterschiedlicher Strukturformen oder Konstruktionsanforderungen zum Öffnen von Löchern in geeigneten Teilen häufig durchlöchert oder gebrochen oder durch technische Bedingungen beeinflusst. Die Festigkeit des Geotextils wird durch seinen eigenen strukturellen Zustand bestimmt, und wenn seine Struktur selbst mechanisch beschädigt oder geöffnet wird, wird seine Festigkeit zwangsläufig beeinträchtigt.

Kan und Chan simulierten Schäden in realen Anwendungen durch künstliches Öffnen von Löchern in den Vlies-Geotextilien. Zugversuche wurden mit 50 mm und 100 mm breiten Probekörpern durchgeführt. Zu den untersuchten Parametern gehörten die Anzahl der Löcher, die Lage der Löcher, die Dehnung und die Zugrichtung der Proben. Außerdem wurde ein mathematisches Modell entwickelt, um die Zugeigenschaften der Geotextilien unter Verwendung einer multiplen linearen Regressionskurvenanpassungstechnik zu charakterisieren. Die Daten zeigten, dass die Probenbreite einen Einfluss auf die Zugfestigkeit hatte. Die Zugfestigkeit und Dehnung der Proben nahmen ab, wenn die Anzahl der Löcher zunahm oder die Richtung der Löcher senkrecht zur Zugrichtung war.

Chiet al. testete die Zugfestigkeit von 200 mm x 100 mm Geotextil-Vliesproben durch Öffnen von rechteckigen, quadratischen und runden Löchern und verglich auch die Zugfestigkeit der verbleibenden Breite nach dem Öffnen mit der der Originalprobe. Die Untersuchung der Testanalyse kommt zu dem Schluss: Die offene Lochfläche der Probe nimmt allmählich zu, die Zugfestigkeit nimmt allmählich ab und eine lineare Beziehung; Schäden treten im Spannungskonzentrationspunkt auf; offenes Loch nach dem Gewebe Zugfestigkeit hängt von der Probespannungsbreite ab, je größer die Spannungsbreite, desto größer die Zugfestigkeit; Gewebe unabhängig von der Art des Lochs ist aufgrund der Rolle der Spannungskonzentration die verbleibende Breite des Gewebefestigkeitswerts etwas kleiner als die gleiche Breite ohne offenes Loch; offenes Loch des Gewebes Die Zugfestigkeit des Gewebes wird um einen Prozentsatz reduziert, der größer ist als der Prozentsatz der Flächenreduzierung.

Qian verwendete die Boundary-Element-Methode, um die Spannungskonzentration in der Nähe des Lochs der 100 mm breiten Probe aus Verbund-Geotextil beim Öffnen eines kreisförmigen Lochs zu analysieren. Der maximale Spannungswert in der Nähe des Lochs in der Probe nimmt mit zunehmender Größe des kreisförmigen Lochs zu, wenn die Probe einer unidirektionalen und bidirektionalen Spannung mit einer bestimmten Größe ausgesetzt wird.

Forschung zu anderen Zugaspekten von Geotextilien

Für die Untersuchung der mechanischen Zugeigenschaften von Geotextilien beziehen sich weitere Studien auf die Einwegdehnung. Auch die oben beschriebene Untersuchung der Bandzugprüfkörperbreite und die Untersuchung von Bruch und Offenlochzugfestigkeit werden grundsätzlich auf der Grundlage der unidirektionalen Dehnung von Geotextilien untersucht.

Da die Kraft von Geotextilien im tatsächlichen Nutzungsprozess sehr komplex ist, reicht es nicht aus, nur die Einwegzugkraft zu studieren. Die Untersuchung der bidirektionalen Zugeigenschaften von Geotextilien, die im Ingenieurwesen verwendet werden, sollte einen größeren praktischen Anwendungswert haben.

Bais untersuchte die bidirektionale Dehnung von Spunbond-Vlies-Geotextilien. Das theoretische Modell wurde durch die Analyse der Spannungs-Dehnungs-Kurve und der Orientierungsverteilung der Fasern erstellt. Die Nichtlinearität der Fasern wurde im Modell berücksichtigt, jedoch auf den Fall der bidirektionalen Streckung des Bandes ohne Querdehnung beschränkt, und die theoretischen Vorhersageergebnisse im kleinen Verformungsbereich stimmten gut mit dem Test überein.

Neben der Untersuchung der zugmechanischen Eigenschaften von Geotextilien selbst haben viele Forscher auch die Eigenschaften von Geotextilien in praktischen Anwendungen in Wechselwirkung mit dem Boden untersucht. Mogahzy untersuchte beispielsweise die Wechselwirkung zwischen Boden und Geotextilien und schlug drei Schadensformen vor, wenn Geotextilien einer Zugwirkung im Boden ausgesetzt sind, sowie eine allgemeine Gleichung zur Berechnung des kritischen Koeffizienten der Geotextil-Boden-Wechselwirkung aufgestellt und theoretisch erklärt.

Bei der praktischen Anwendung von Geotextilien sind die Zugeigenschaften entscheidend. Dieser Artikel diskutiert theoretisch, dass die mechanischen Zugeigenschaften von Geotextilien für ihre praktischen technischen Anwendungen von großer Bedeutung sind, und hofft, eine solide theoretische Grundlage für die praktische Anwendung von Geotextilien zu liefern.

 

 

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