Investigación de aplicación de propiedades mecánicas de tracción de geotextiles

En el proceso de prueba de propiedades de tracción de los geotextiles, la deformación por alargamiento es grande y el fenómeno de "estrechamiento" es fácil de ocurrir en el proceso de tracción, y el ancho de la muestra tiene una gran influencia en el índice de resistencia a la tracción. Por lo tanto, la resistencia a la tracción de los geotextiles es un índice importante para probar y evaluar la calidad de los productos geotextiles, y es una base importante para seleccionar geotextiles en el diseño de ingeniería.

Como materiales de ingeniería, el uso de geotextiles puede simplificar la construcción, mejorar la calidad del proyecto, reducir los costos del proyecto, extender la vida del proyecto y reducir el mantenimiento del proyecto. Los geotextiles se han utilizado ampliamente en diversos campos de la ingeniería, como el transporte, la conservación del agua, la energía eléctrica, los puertos marítimos, la minería, los ríos y lagos, las presas costeras, la conservación del suelo y el agua y la prevención de la contaminación ambiental.

★ Clasificación, función y aplicación de geotextiles

Los materiales geosintéticos se dividen principalmente en cuatro categorías: geotextiles, geomembranas, geocompuestos y materiales especiales geotécnicos, de los cuales los geotextiles incluyen geotextiles tejidos, geotextiles no tejidos y geotextiles tejidos según el método de tejido. En aplicaciones prácticas, los geotextiles tienen principalmente funciones como refuerzo, aislamiento, filtración y drenaje.

Función y aplicación de refuerzo

Los geotextiles pueden limitar el desplazamiento de obras de ingeniería civil durante un uso prolongado y pueden hacer que la tensión local que actúa sobre el suelo se transfiera o distribuya a un área más grande, aumente la resistencia a la fricción entre el suelo y los geotextiles y desempeñe un papel de refuerzo o fortalecimiento de obras de ingeniería, especialmente aquellas en suelo débil.

Se utiliza principalmente en: carreteras, ferrocarriles, terraplenes, presas de tierra y roca, aeropuertos, campos deportivos y otros proyectos para fortalecer cimientos débiles y también desempeñar un papel en el aislamiento y la filtración. Paso temporal en zonas húmedas, pantanos o suelos comprimibles. Fortalecer la estabilidad de la pendiente del montón o pendiente empinada excavada. Incrementar la estabilidad del talud de grava y suelo reforzado. Se utiliza como refuerzo en el relleno de muros de contención, refuerzo de pavimentos flexibles, reparación de grietas reflectantes de carreteras, etc.

Aislamiento rol y aplicación

Separe las diferentes estructuras del suelo con geotextiles para formar una subinterfaz estable, de modo que cada capa pueda separarse y desempeñar sus propias características y función general de acuerdo con los requisitos. La separación con geotextiles puede reducir los tipos de materiales, ahorrar mucho flete y reducir el costo de construcción.

Se utiliza principalmente en: la capa de aislamiento entre la superficie y los cimientos de la carretera, ferrocarril, aeropuerto, estacionamiento, etc.; el aislamiento entre lastre del ferrocarril y la calzada; el aislamiento entre la calzada y los cimientos débiles; en la presa mixta de tierra y piedra, el aislamiento entre los diferentes materiales de construcción de la presa; el aislamiento entre gaviones, sacos de arena o sacos de tierra y cimientos débiles; la capa de aislamiento entre el relleno artificial, la pila de rocas o el campo de material y la base; el aislamiento entre diferentes capas de permafrost; río, río, lago El geotextil se coloca bajo el agua para desempeñar el papel de aislamiento y también desempeñar el papel de filtración posterior y refuerzo.

Filtración papel y aplicaciones

Los geotextiles permiten el paso del agua y previenen eficazmente el paso de las partículas del suelo, evitando así la pérdida de partículas del suelo y causando daños al suelo.

Se utiliza principalmente en: la capa de filtro de la pared de núcleo de arcilla o la pared inclinada de arcilla de tierra y presa de piedra; la capa de filtro de varios cuerpos de drenaje en la presa o terraplén de tierra y piedra; la capa de filtro de la superficie de la presa de almacenamiento de cenizas o la presa de depósito; la capa de filtro de bloque de piedra o protección de taludes de concreto del terraplén, presa, río, canal y costa; la capa de filtro del sistema de drenaje en el relleno del muro de contención; la capa de filtro alrededor de la alcantarilla de drenaje o alrededor de la alcantarilla de drenaje de grava; la capa de filtro del pozo de agua, pozo reductor de presión o tubería de presión inclinada en un proyecto de conservación de agua.

Función y aplicación de drenaje

Los geotextiles pueden formar canales de drenaje en el suelo, juntando agua en el suelo y descargándola fuera del cuerpo a lo largo del plano de la tela.

Se utiliza principalmente en drenaje vertical u horizontal dentro de presas de tierra; drenaje detrás de muros de contención; drenaje alrededor de varios edificios; disipación de la presión del agua intersticial en suelos enterrados; drenaje de cimentaciones de relleno artificial o cimentaciones de campos deportivos, etc.

★ Investigación de las propiedades mecánicas de tracción de los geotextiles

Entre las muchas aplicaciones de los geotextiles, la resistencia a la tracción (resistencia a la tracción) es el índice de propiedad mecánica más básico y esencial de los geotextiles. Ya sea para dar pleno juego a la función de refuerzo, antideslizante, tracción de los geotextiles, o para el refuerzo de cimientos blandos, esteras, control de filtraciones, protección de costas, aislamiento, drenaje y otras aplicaciones, con el fin de garantizar la realización de la función, los geotextiles deben tener una cierta resistencia a la tracción. Por lo tanto, cómo determinar y predecir correctamente la resistencia a la tracción de los geotextiles es un tema importante en el estudio de los geotextiles.

Investigación sobre el ancho de probetas para ensayo de tracción de tira de geotextiles

Por lo general, la determinación de la resistencia a la tracción de los geotextiles todavía sigue el método de prueba de tracción de la tira de textiles. Para los geotextiles, especialmente los geotextiles no tejidos, la deformación por tracción es muy grande cuando se tira, la mitad de la muestra se producirá una contracción lateral, es decir, el fenómeno de "estrechamiento", los resultados de la prueba de resistencia a la tracción serán bajos. Para que los resultados de la prueba se acerquen lo más posible a la situación real, el método de pie reduce el efecto de "estrechamiento". Un método consiste en sujetar la muestra con un clavo convexo entre las dos plantillas para evitar el encogimiento lateral durante el estiramiento y evitar el "estrechamiento", pero es más problemático. Otro método consiste en ensanchar la muestra. En la actualidad, la prueba de tracción convencional utiliza con mayor frecuencia muestras anchas para reducir el impacto del "estrechamiento".

En los especímenes estándar para tracción textil y geotextil, los especímenes textiles ordinarios son estrechos y largos, generalmente de 50 mm de ancho y 75 ~ 200 mm de largo; mientras que las muestras de geotextiles son anchas y cortas, generalmente de 100 mm de largo, 200 mm de ancho y 500 mm de ancho. Por lo general, el ancho de las muestras de tracción de 50 mm se denomina estrecho; serán especímenes de 200 mm de ancho llamados anchos; ancho de muestras de 500 mm llamadas muestras extraanchas.

Para los geotextiles, la mayor parte de la tendencia internacional es utilizar muestras de 200 mm de ancho, como ASTM D4595 “Método de prueba estándar para las propiedades de tracción de los geotextiles por el método de banda ancha”. Francia e Italia han recomendado el uso de muestras de 500 mm de ancho. La práctica ha demostrado que la muestra es demasiado ancha, difícil de operar y hay problemas con la fijación de la muestra. La Oficina Nacional de Calidad y Supervisión Técnica de China con referencia a los estándares internacionales para geotextiles y estándares de productos geosintéticos GB / T 15788 es el estándar para el método de tira ancha de prueba de tracción de geotextiles, que estipula que el ancho de la muestra es de 200 mm.

La teoría es que el cambio en el ancho y la longitud de la muestra provoca un cambio en el estrechamiento cuando la muestra se estira, lo que afecta la resistencia a la tracción de la muestra. Cuanto menor sea la relación entre el ancho y el largo de la muestra, menor será el cuello y mayor será la resistencia a la tracción. En 1980, Bell y Hichs concluyeron de su prueba que para las telas tejidas, el efecto del ancho de la tira sobre la resistencia a la rotura disminuye después de que la relación entre el ancho y la longitud de la tira excede 1: 1, mientras que para las telas no tejidas, el efecto del ancho de la tira sobre la resistencia a la rotura disminuye. después de que la relación entre el ancho y el largo de la tira supere 4: 1. Además, el efecto del ancho de la muestra sobre la resistencia a la tracción de los geotextiles no tejidos perforados con agujas tiene el efecto de "borde". El aumento del ancho de la muestra ayuda a reducir el efecto del "borde" y aumenta la resistencia a la fractura.

En 1986, B. Myle proporcionó información más representativa a la Tercera Conferencia Internacional sobre Geotextiles. Estiraron geotextiles tejidos de alta resistencia y geotextiles no tejidos ligeros con anchos de 50 mm, 200 mm, 500 mm y 1000 mm respectivamente, y concluyeron que el cambio en la resistencia no era significativo cuando el ancho de la muestra era superior a 500 mm. Si se toma como referencia la muestra de 1000 mm de ancho, la resistencia a la tracción medida con una muestra de tira estrecha tejida de 50 mm de ancho será un 13% mayor, mientras que la resistencia a la tracción de los geotextiles no tejidos afectados por la contracción lateral es un 30% menor. Como el cuello lateral de las telas tejidas después de ser estirado no es obvio, y cuanto más estrecha es la muestra, menor es la velocidad desigual, las propiedades de tracción de las muestras estrechas se desviarán en gran medida por la influencia de la velocidad desigual.

Algunos investigadores también han concluido a partir de pruebas en muestras de diferentes anchos que las muestras con un ancho de menos de 200 mm sobrestimarán la resistencia máxima a la tracción de geotextiles tejidos y geomallas hasta en aproximadamente un 20%; para las muestras de tela no tejida con un mayor grado de estrechamiento en el proceso de estiramiento, se recomienda que el ancho de la muestra se aumente de manera adecuada o que se realicen algunas correcciones técnicas al valor obtenido de la muestra de 50 mm; a medida que aumenta el ancho de la muestra, la resistencia a la tracción tiende a un valor estable.

De tensión fuerza investigación sobre rotura de geotextiles y geotextiles de pozo abierto

Cuando los geotextiles se utilizan realmente en ingeniería, a menudo se perforan o se rompen debido a diferentes formas de estructura o necesidades de construcción para abrir agujeros en las partes apropiadas, o se ven afectados por las condiciones de la ingeniería. La resistencia del geotextil está determinada por su propia condición estructural, y cuando su propia estructura se daña o se abre mecánicamente, su resistencia se verá afectada inevitablemente.

Kan y Chan simularon daños en aplicaciones reales al abrir agujeros artificialmente en los geotextiles no tejidos. Los ensayos de tracción se realizaron con muestras de 50 mm y 100 mm de ancho. Los parámetros estudiados incluyeron el número de agujeros, la ubicación de los agujeros, el alargamiento y la dirección de tracción de las probetas. También se desarrolló un modelo matemático para caracterizar las propiedades de tracción de los geotextiles utilizando una técnica de ajuste de curvas de regresión lineal múltiple. Los datos mostraron que el ancho de la muestra tuvo un efecto sobre la resistencia a la tracción. La resistencia a la tracción y el alargamiento de las muestras disminuyeron cuando aumentó el número de orificios o la dirección de los orificios fue perpendicular a la dirección de tracción.

Chi y col. probó la resistencia a la tracción de muestras de geotextil no tejido de 200 mm x 100 mm mediante la apertura de orificios rectangulares, cuadrados y circulares, y también comparó la resistencia a la tracción del ancho restante después de la apertura con la de la muestra original. La investigación del análisis de prueba concluye: el área del orificio abierto de la muestra aumenta gradualmente, la resistencia a la tracción disminuye gradualmente y una relación lineal; el daño ocurre en el punto de concentración de tensión; agujero abierto después de que la resistencia a la tracción de la tela depende del ancho de la tensión de la muestra, cuanto mayor es la anchura de la tensión, mayor es la resistencia a la tracción; tela independientemente del tipo de orificio, debido al papel de la concentración de tensión, el ancho restante del valor de resistencia de la tela es ligeramente más pequeño que el ancho igual sin orificio abierto; agujero abierto de la tela La resistencia a la tracción de la tela se reduce en un porcentaje mayor que el porcentaje de reducción del área.

Qian utilizó el método del elemento límite para analizar la concentración de tensión cerca del orificio del espécimen de geotextil compuesto de 100 mm de ancho al abrir un orificio circular. El valor de tensión máxima cerca del orificio en la muestra aumenta a medida que aumenta el tamaño del orificio circular cuando la muestra se somete a una tensión unidireccional y bidireccional con un cierto tamaño.

Investigación sobre otros aspectos de tracción de los geotextiles

Para el estudio de las propiedades mecánicas de tracción de los geotextiles, más estudios están relacionados con el estiramiento unidireccional. El estudio de la anchura de la probeta de ensayo de tracción de banda y el estudio de rotura y tracción en agujero abierto descritos anteriormente también se estudian básicamente sobre la base del estiramiento unidireccional de geotextiles.

Dado que la fuerza de los geotextiles en el proceso de uso real es muy compleja, solo el estudio de su tracción unidireccional no es suficiente. El estudio de las propiedades de tracción bidireccional de los geotextiles utilizados en ingeniería debería tener un valor de aplicación más práctico.

Bais investigó el estiramiento bidireccional de geotextiles no tejidos spunbond. El modelo teórico se estableció analizando la curva tensión-deformación y la distribución de orientación de las fibras. La no linealidad de las fibras se consideró en el modelo, pero se limitó al caso de estiramiento bidireccional de la tira con deformación transversal cero, y los resultados de la predicción teórica en el rango de deformación pequeña coincidieron con la prueba.

Además de estudiar las propiedades mecánicas de tracción de los propios geotextiles, muchos investigadores también han estudiado las propiedades de los geotextiles en aplicaciones prácticas en interacción con el suelo. Por ejemplo, Mogahzy estudió la interacción entre suelo y geotextiles y propuso tres formas de daño cuando los geotextiles son sometidos a acción de tracción en el suelo, y también estableció una ecuación general para calcular el coeficiente crítico de interacción geotextil-suelo y lo explicó teóricamente.

En la aplicación práctica de geotextiles, las propiedades de tracción son cruciales. Este artículo analiza teóricamente que las propiedades mecánicas de tracción de los geotextiles son de gran importancia para sus aplicaciones prácticas de ingeniería y espera proporcionar una base teórica sólida para la aplicación práctica de los geotextiles.