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Recherche d'application des propriétés mécaniques de traction des géotextiles

Dans le processus de test des propriétés de traction des géotextiles, la déformation par allongement est importante et le phénomène de « striction » est facile à se produire dans le processus de traction, et la largeur de l'échantillon a une grande influence sur l'indice de résistance à la traction. Par conséquent, la résistance à la traction des géotextiles est un indice important pour tester et évaluer la qualité des produits géotextiles, et constitue une base importante pour la sélection des géotextiles dans la conception technique.

résistance à la traction des géotextiles

En tant que matériaux d'ingénierie, l'utilisation de géotextiles peut simplifier la construction, améliorer la qualité du projet, réduire les coûts du projet, prolonger la durée de vie du projet et réduire la maintenance du projet. Les géotextiles ont été largement utilisés dans divers domaines d'ingénierie tels que les transports, la conservation de l'eau, l'énergie électrique, les ports maritimes, les mines, les rivières et les lacs, les barrages côtiers, la conservation des sols et de l'eau et la prévention de la pollution environnementale.

★ Classification, fonction et application des géotextiles

Les matériaux géosynthétiques sont principalement divisés en quatre catégories : les géotextiles, les géomembranes, les géocomposites et les matériaux géotechniques spéciaux, parmi lesquels les géotextiles comprennent les géotextiles tissés, les géotextiles non tissés et les géotextiles tricotés selon la méthode de tissage. Dans les applications pratiques, les géotextiles ont principalement des fonctions telles que le renforcement, l'isolation, la filtration et le drainage.

géotextile

Rôle de renforcement et application

Les géotextiles peuvent limiter le déplacement des ouvrages de génie civil lors d'une utilisation de longue durée et peuvent faire en sorte que la contrainte locale agissant sur le sol soit transférée ou répartie sur une plus grande surface, augmenter la résistance au frottement entre le sol et les géotextiles et jouer un rôle de renfort ou de renforcement pour le génie civil. ouvrages d'art, en particulier ceux sur des sols faibles.

géotextile de renfort

Principalement utilisé dans : les autoroutes, les voies ferrées, les remblais, les barrages en terre et en pierre, les aéroports, les terrains de sport et d'autres projets pour renforcer les fondations faibles et jouer également un rôle dans l'isolement et la filtration. Passage temporaire sur zones humides, marécages ou sols compressibles. Renforcer la stabilité de la pente du terril ou de la pente raide excavée. Augmenter la stabilité de la pente de gravier et du sol renforcé. Utilisé comme renfort dans le remblayage des murs de soutènement, le renforcement des chaussées souples, la réparation des fissures réfléchissantes de la route, etc.

Isolement rôle et application

Séparez différentes structures de sol avec des géotextiles pour former une sous-interface stable, de sorte que chaque couche puisse être séparée et jouer ses propres caractéristiques et son rôle global selon les exigences. La séparation avec des géotextiles peut réduire les types de matériaux, économiser beaucoup de fret et réduire les coûts de construction.

Géotextile d'isolement

Principalement utilisé dans : la couche d'isolation entre la surface et la fondation de l'autoroute, du chemin de fer, de l'aéroport, du parking, etc. l'isolement entre le ballast du chemin de fer et l'assiette de la route ; l'isolement entre la plate-forme et les fondations faibles ; dans le barrage mixte en terre et en pierre, l'isolement entre les différents matériaux de construction du barrage ; l'isolement entre le gabion, le sac de sable ou le sac de terre et les fondations faibles ; la couche d'isolation entre le remblai artificiel, le tas de roches ou le champ de matériaux et les fondations ; l'isolement entre les différentes couches de pergélisol ; rivière, rivière, lac Le géotextile est placé sous l'eau pour jouer le rôle d'isolement et aussi jouer le rôle de rétro-filtration et de renforcement.

Filtration rôle et aapplications

Les géotextiles laissent passer l'eau et empêchent efficacement le passage des particules de sol, empêchant ainsi la perte de particules de sol et causant des dommages au sol.

géotextile filtrant

Principalement utilisé dans : la couche filtrante du mur de noyau d'argile ou le mur incliné d'argile du barrage de terre et de pierre ; la couche filtrante de divers corps de drainage dans un barrage ou un remblai en terre et en pierre ; la couche filtrante de la surface du barrage de stockage de cendres ou du barrage de dépôt ; la couche filtrante de blocs de pierre ou de protection de pente en béton du remblai, du barrage, de la rivière, du canal et de la côte ; la couche filtrante du système de drainage dans le remblai du mur de soutènement ; la couche filtrante autour du ponceau de drainage ou autour du ponceau de drainage en gravier ; la couche filtrante du puits d'eau, le puits réducteur de pression ou le tuyau de pression incliné dans le projet de conservation de l'eau.

Fonction de drainage et application

Les géotextiles peuvent former des canaux de drainage dans le sol, rassemblant l'eau dans le sol et l'évacuant hors du corps le long du plan du tissu.

géotextile drainant

Principalement utilisé dans le drainage vertical ou horizontal à l'intérieur des barrages en terre ; drainage derrière les murs de soutènement; drainage autour de divers bâtiments; dissipation de la pression interstitielle dans les sols enfouis ; drainage de fondations en remblai artificiel ou de fondations de terrains de sport, etc.

Recherche des propriétés mécaniques en traction des géotextiles

Parmi les nombreuses applications des géotextiles, la résistance à la traction (résistance à la traction) est l'indice de propriété mécanique le plus fondamental et essentiel des géotextiles. Que ce soit pour faire jouer pleinement la fonction de renforcement, anti-dérapant, de traction des géotextiles, ou pour le renforcement de fondations molles, les nattes, le contrôle des infiltrations, la protection des rives, l'isolation, le drainage, et d'autres applications, afin d'assurer la réalisation du fonction, les géotextiles doivent avoir une certaine résistance à la traction. Par conséquent, comment déterminer et prédire correctement la résistance à la traction des géotextiles est une question importante dans l'étude des géotextiles.

Recherche sur la largeur des éprouvettes pour essai de traction de bandes de géotextiles

Habituellement, la détermination de la résistance à la traction des géotextiles suit toujours la méthode d'essai de traction en bande des textiles. Pour les géotextiles, en particulier les géotextiles non tissés, la déformation en traction est très importante lorsqu'elle est tirée, le milieu de l'échantillon se produira un retrait latéral, c'est-à-dire le phénomène de « striction », les résultats des tests de résistance à la traction seront faibles. Afin de rendre les résultats des tests aussi proches que possible de la situation réelle, la méthode debout réduit l'effet de « striction ». Une méthode consiste à serrer l'échantillon avec un clou convexe entre les deux gabarits pour éviter le rétrécissement latéral pendant l'étirement et éviter le « rétrécissement », mais c'est plus gênant. Une autre méthode consiste à élargir l'échantillon. À l'heure actuelle, l'essai de traction classique utilise plus souvent des éprouvettes larges pour réduire l'impact du « rétrécissement ».

Dans les spécimens standards pour la traction textile et géotextile, les spécimens textiles ordinaires sont étroits et longs, généralement 50 mm de large et 75 ~ 200 mm de long ; tandis que les spécimens géotextiles sont larges et courts, généralement 100 mm de long, 200 mm de large et 500 mm de large. Habituellement, la largeur des éprouvettes de traction de 50 mm est appelée étroite ; seront des spécimens de 200 mm de large appelés larges; largeur d'échantillons de 500 mm appelés échantillons extra-larges.

Pour les géotextiles, la plupart de la tendance internationale est d'utiliser des échantillons de 200 mm de large, tels que la norme ASTM D4595 « Standard Test Method for Tensile Properties of Geotextiles by the Wide-Width Strip Method ». La France et l'Italie ont recommandé l'utilisation de spécimens de 500 mm de large. La pratique a prouvé que l'échantillon est trop large, difficile à utiliser et qu'il y a des problèmes avec la fixation de l'échantillon. Le Bureau national chinois de la qualité et de la supervision technique en référence aux normes internationales pour les géotextiles et les normes de produits géosynthétiques GB/T 15788 est la norme pour la méthode de test de traction des géotextiles à large bande, qui stipule que la largeur de l'échantillon est de 200 mm.

La théorie est que le changement de largeur et de longueur de l'échantillon provoque un changement de striction lorsque l'échantillon est étiré, ce qui affecte la résistance à la traction de l'échantillon. Plus le rapport largeur/longueur de l'éprouvette est petit, plus le rétrécissement est petit et plus la résistance à la traction est élevée. En 1980, Bell et Hichs ont conclu de leur test que pour les tissus tissés, l'effet de la largeur de la bande sur la résistance à la rupture diminue lorsque le rapport largeur/longueur de la bande dépasse 1:1, tandis que pour les tissus non tissés, l'effet de la largeur de la bande sur la résistance à la rupture diminue. après que le rapport largeur/longueur de la bande dépasse 4:1. De plus, l'effet de la largeur de l'échantillon sur la résistance à la traction des géotextiles non tissés aiguilletés a l'effet de « bord ». L'augmentation de la largeur de l'éprouvette permet de réduire l'effet de « bord » et d'augmenter la résistance à la rupture.

En 1986, B. Myle a fourni des informations plus représentatives à la Troisième Conférence internationale sur les géotextiles. Ils ont étiré des géotextiles tissés à haute résistance et des géotextiles non tissés légers avec des largeurs de 50 mm, 200 mm, 500 mm et 1000 mm respectivement, et ont conclu que le changement de résistance n'était pas significatif lorsque la largeur de l'échantillon était supérieure à 500 mm. Si l'échantillon de 1000 mm de large sert de référence, la résistance à la traction mesurée avec un échantillon de bande étroite tissée de 50 mm de large sera 13% plus élevée, tandis que la résistance à la traction des géotextiles non tissés affectés par le retrait latéral est 30% inférieure. Comme le rétrécissement latéral des tissus après avoir été tirés n'est pas évident, et plus l'échantillon est étroit, plus le taux inégal est petit, les propriétés de traction des spécimens étroits seront fortement biaisées par l'influence du taux inégal.

Certains chercheurs ont également conclu à partir d'essais sur des spécimens de différentes largeurs que les spécimens d'une largeur inférieure à 200 mm surestimeraient la résistance à la traction ultime des géotextiles tissés et des géogrilles jusqu'à environ 20 % ; pour les échantillons de tissu non tissé avec un degré de striction plus important lors du processus d'étirement, il est recommandé d'augmenter la largeur de l'échantillon de manière appropriée ou d'apporter certaines corrections techniques à la valeur obtenue à partir de l'échantillon de 50 mm ; à mesure que la largeur de l'éprouvette augmente, la résistance à la traction tend vers une valeur stable.

élastique recherche sur la casse des géotextiles et les géotextiles à trous ouverts

Lorsque les géotextiles sont réellement utilisés en ingénierie, ils sont souvent perforés ou cassés en raison de différentes formes de structure ou de besoins de construction pour ouvrir des trous dans les pièces appropriées, ou affectés par des conditions d'ingénierie. La résistance du géotextile est déterminée par sa propre condition structurelle, et lorsque sa structure elle-même est mécaniquement endommagée ou ouverte, sa résistance sera inévitablement affectée.

Kan et Chan ont simulé des dommages dans des applications réelles en ouvrant artificiellement des trous dans les géotextiles non tissés. Des essais de traction ont été effectués sur des éprouvettes de 50 mm et 100 mm de large. Les paramètres étudiés comprenaient le nombre de trous, l'emplacement des trous, l'allongement et la direction de traction des éprouvettes. Un modèle mathématique a également été développé pour caractériser les propriétés de traction des géotextiles en utilisant une technique d'ajustement de courbe de régression linéaire multiple. Les données ont montré que la largeur de l'éprouvette avait un effet sur la résistance à la traction. La résistance à la traction et l'allongement des échantillons diminuaient lorsque le nombre de trous augmentait ou que la direction des trous était perpendiculaire à la direction de traction.

Chi et al. testé la résistance à la traction d'échantillons de géotextile non tissé de 200 mm x 100 mm en ouvrant des trous rectangulaires, carrés et circulaires, et a également comparé la résistance à la traction de la largeur restante après ouverture avec celle de l'échantillon d'origine. La recherche d'analyse de test conclut : la zone de trou ouvert de l'échantillon augmente progressivement, la résistance à la traction diminue progressivement et une relation linéaire ; l'endommagement se produit au point de concentration des contraintes ; trou ouvert après la résistance à la traction du tissu dépend de la largeur de contrainte de l'échantillon, plus la largeur de contrainte est grande, plus la résistance à la traction est élevée ; tissu quel que soit le type de trou, en raison du rôle de la concentration des contraintes, la largeur restante de la valeur de résistance du tissu est légèrement inférieure à la largeur égale sans trou ouvert ; trou ouvert du tissu La résistance à la traction du tissu est réduite d'un pourcentage supérieur au pourcentage de réduction de surface.

Qian a utilisé la méthode des éléments de frontière pour analyser la concentration de contrainte près du trou du spécimen de 100 mm de large de géotextile composite lors de l'ouverture d'un trou circulaire. La valeur de contrainte maximale près du trou dans l'échantillon augmente à mesure que la taille du trou circulaire augmente lorsque l'échantillon est soumis à une tension unidirectionnelle et bidirectionnelle avec une certaine taille.

Recherche sur d'autres aspects de traction des géotextiles

Pour l'étude des propriétés mécaniques en traction des géotextiles, davantage d'études sont liées à l'étirement unidirectionnel. L'étude de la largeur des éprouvettes de traction en bande et l'étude de la rupture et de la traction en trou ouvert décrites ci-dessus sont également essentiellement étudiées sur la base de l'étirement unidirectionnel des géotextiles.

La force des géotextiles dans le processus d'utilisation réelle étant très complexe, seule l'étude de sa traction unidirectionnelle ne suffit pas. L'étude des propriétés de traction bidirectionnelle des géotextiles utilisés en ingénierie devrait avoir une valeur d'application plus pratique.

Bais a étudié l'étirement bidirectionnel des géotextiles non tissés spunbond. Le modèle théorique a été établi en analysant la courbe contrainte-déformation et la distribution d'orientation des fibres. La non-linéarité des fibres a été considérée dans le modèle, mais elle était limitée au cas d'un étirement bidirectionnel de la bande avec une déformation transversale nulle, et les résultats de prédiction théorique dans la petite plage de déformation étaient en bon accord avec l'essai.

En plus d'étudier les propriétés mécaniques en traction des géotextiles eux-mêmes, de nombreux chercheurs ont également étudié les propriétés des géotextiles dans des applications pratiques en interaction avec le sol. Par exemple, Mogahzy a étudié l'interaction entre le sol et les géotextiles et a proposé trois formes de dommages lorsque les géotextiles sont soumis à une action de traction dans le sol, et a également établi une équation générale pour calculer le coefficient critique d'interaction géotextile-sol et l'a expliqué théoriquement.

Dans l'application pratique des géotextiles, les propriétés de traction sont cruciales. Cet article discute théoriquement que les propriétés mécaniques de traction des géotextiles sont d'une grande importance pour leurs applications pratiques d'ingénierie, et espère fournir une base théorique solide pour l'application pratique des géotextiles.

 

 

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