Ricerca applicativa delle proprietà meccaniche di trazione dei geotessili

Nel processo di test delle proprietà di trazione dei geotessili, la deformazione per allungamento è grande e il fenomeno del "necking" è facile che si verifichi nel processo di trazione e la larghezza del provino ha una grande influenza sull'indice di resistenza alla trazione. Pertanto, la resistenza alla trazione dei geotessili è un indice importante per testare e valutare la qualità dei prodotti geotessili ed è una base importante per la selezione dei geotessili nella progettazione ingegneristica.

Come materiali di ingegneria, l'uso di geotessili può semplificare la costruzione, migliorare la qualità del progetto, ridurre i costi del progetto, prolungare la vita del progetto e ridurre la manutenzione del progetto. I geotessili sono stati ampiamente utilizzati in vari campi dell'ingegneria come i trasporti, la tutela dell'acqua, l'energia elettrica, i porti marittimi, le miniere, i fiumi e i laghi, le dighe costiere, la conservazione del suolo e dell'acqua e la prevenzione dell'inquinamento ambientale.

★ Classificazione, funzione e applicazione dei geotessili

I materiali geosintetici sono principalmente suddivisi in quattro categorie: geotessili, geomembrane, geocompositi e materiali speciali geotecnici, di cui i geotessili includono geotessili tessuti, geotessili non tessuti e geotessili a maglia secondo il metodo di tessitura. Nelle applicazioni pratiche, i geotessili hanno principalmente funzioni come rinforzo, isolamento, filtrazione e drenaggio.

Ruolo e applicazione del rinforzo

I geotessili possono limitare lo spostamento delle opere di ingegneria civile durante un uso prolungato e possono far trasferire o distribuire le sollecitazioni locali che agiscono sul terreno su un'area più ampia, aumentare la resistenza all'attrito tra il suolo e i geotessili e svolgere un ruolo di rinforzo o rafforzamento per opere di ingegneria, in particolare quelle su terreni deboli.

Utilizzato principalmente in: autostrade, ferrovie, argini, dighe in terra e roccia, aeroporti, campi sportivi e altri progetti per rafforzare le fondamenta deboli e svolgere anche un ruolo di isolamento e filtrazione. Passaggio temporaneo su aree umide, paludi o terreni comprimibili. Rafforzare la stabilità della pendenza del mucchio o del pendio ripido scavato. Aumentare la stabilità del pendio ghiaioso e del terreno rinforzato. Utilizzato come rinforzo nel rinterro di muri di sostegno, rinforzo di pavimentazioni flessibili, riparazione di crepe riflettenti stradali, ecc.

Isolamento ruolo e applicazione

Separare diverse strutture del suolo con geotessili per formare una sottointerfaccia stabile, in modo che ogni strato possa essere separato e svolgere le proprie caratteristiche e il proprio ruolo globale in base alle esigenze. La separazione con i geotessili può ridurre i tipi di materiali, risparmiare un sacco di merci e ridurre i costi di costruzione.

Utilizzato principalmente in: lo strato di isolamento tra la superficie e le fondamenta dell'autostrada, della ferrovia, dell'aeroporto, del parcheggio, ecc.; l'isolamento tra massicciata ferroviaria e massicciata; l'isolamento tra il fondo stradale e le deboli fondamenta; nella diga mista in terra e pietra, l'isolamento tra diversi materiali da costruzione della diga; l'isolamento tra gabbione, sacco di sabbia o sacco di terra e fondamenta deboli; lo strato di isolamento tra riempimento artificiale, mucchio di roccia o campo di materiale e fondazione; l'isolamento tra diversi strati di permafrost; fiume, fiume, lago Il geotessile è posto sott'acqua per svolgere il ruolo di isolamento e svolgere anche il ruolo di filtrazione posteriore e rinforzo.

Filtrazione ruolo ed applicazioni

I geotessili consentono il passaggio dell'acqua e impediscono efficacemente il passaggio delle particelle di suolo, prevenendo così la perdita di particelle di suolo e causando danni al suolo.

Principalmente utilizzato in: lo strato filtrante della parete centrale in argilla o la parete inclinata in argilla di terra e diga in pietra; lo strato filtrante di vari corpi drenanti in terra e diga o terrapieno in pietra; lo strato filtrante della superficie della diga di stoccaggio delle ceneri o diga di deposito; lo strato filtrante di blocchi di pietra o calcestruzzo a protezione di scarpate di terrapieno, diga, fiume, canale e costa; lo strato filtrante del sistema di drenaggio nel rinterro del muro di contenimento; lo strato filtrante attorno al canale di scolo di drenaggio o intorno al canale di scolo di ghiaia; lo strato filtrante del pozzo d'acqua, il pozzo di riduzione della pressione o il tubo di pressione inclinato nel progetto di conservazione dell'acqua.

Funzione e applicazione di drenaggio

I geotessili possono formare canali di drenaggio nel terreno, raccogliendo l'acqua nel terreno e scaricandola fuori dal corpo lungo il piano del tessuto.

Utilizzato principalmente nel drenaggio verticale o orizzontale all'interno di dighe in terra; drenaggio dietro muri di sostegno; drenaggio intorno a vari edifici; dissipazione della pressione interstiziale nei terreni interrati; drenaggio di fondazioni di riempimento artificiale o fondazioni di campi sportivi, ecc.

★ Ricerca delle proprietà meccaniche di trazione dei geotessili

Tra le molte applicazioni dei geotessili, la resistenza alla trazione (resistenza a trazione) è l'indice delle proprietà meccaniche più basilari ed essenziali dei geotessili. Sia che si tratti di dare pieno gioco alla funzione di rinforzo, antiscivolo, trazione dei geotessili, o per il rinforzo di fondazioni morbide, stuoie, controllo delle infiltrazioni, protezione della costa, isolamento, drenaggio e altre applicazioni, al fine di garantire la realizzazione del funzione, i geotessili devono avere una certa resistenza alla trazione. Pertanto, come determinare e prevedere correttamente la resistenza alla trazione dei geotessili è una questione importante nello studio dei geotessili.

Ricerca sulla larghezza dei provini per la prova di trazione su nastro di geotessili

Di solito, la determinazione della resistenza alla trazione dei geotessili segue ancora il metodo della prova di trazione a strisce dei tessuti. Per i geotessili, in particolare i geotessili non tessuti, la deformazione a trazione è molto grande quando viene tirata, al centro del campione si verificherà un restringimento laterale, ovvero il fenomeno del "necking", i risultati del test di resistenza alla trazione saranno bassi. Al fine di rendere i risultati del test il più vicino possibile alla situazione reale, il metodo in piedi riduce l'effetto "necking". Un metodo consiste nel bloccare il campione con un chiodo convesso tra le due maschere per prevenire il restringimento laterale durante l'allungamento ed evitare il "collo", ma è più problematico. Un altro metodo consiste nell'allargare il campione. Attualmente, la prova di trazione convenzionale utilizza più spesso provini larghi per ridurre l'impatto del "necking".

Nei campioni standard per la trazione tessile e geotessile, i campioni tessili ordinari sono stretti e lunghi, generalmente larghi 50 mm e lunghi 75~200 mm; mentre i campioni di geotessile sono larghi e corti, generalmente lunghi 100 mm, larghi 200 mm e larghi 500 mm. Di solito la larghezza di provini di trazione di 50 mm è chiamata stretta; saranno esemplari larghi 200mm chiamati larghi; larghezza di campioni di 500 mm chiamati campioni extra-larghi.

Per i geotessili, la maggior parte della tendenza internazionale è quella di utilizzare campioni larghi 200 mm, come ASTM D4595 "Metodo di prova standard per le proprietà di trazione dei geotessili con il metodo a strisce larghe". Francia e Italia hanno raccomandato l'uso di campioni larghi 500 mm. La pratica ha dimostrato che il provino è troppo largo, difficile da usare e ci sono problemi con il provino da riparare. L'Ufficio nazionale cinese per la qualità e la supervisione tecnica con riferimento agli standard internazionali per i geotessili e gli standard di prodotto dei geosintetici GB/T 15788 è lo standard per il metodo della striscia larga di prova di trazione dei geotessili, che stabilisce che la larghezza del campione è di 200 mm.

La teoria è che la variazione di larghezza e lunghezza del provino provoca un cambiamento di strozzatura quando il provino viene allungato, il che influisce sulla resistenza alla trazione del provino. Minore è il rapporto larghezza/lunghezza del provino, minore è la strozzatura e maggiore è la resistenza alla trazione. Nel 1980, Bell e Hichs hanno concluso dal loro test che per i tessuti, l'effetto della larghezza della striscia sulla resistenza alla rottura diminuisce dopo che il rapporto larghezza della striscia rispetto alla lunghezza supera 1:1, mentre per i tessuti non tessuti, l'effetto della larghezza della striscia sulla resistenza alla rottura diminuisce dopo che il rapporto larghezza/lunghezza della striscia supera 4:1. Inoltre, l'effetto della larghezza del campione sulla resistenza alla trazione dei geotessili non tessuti agugliati ha l'effetto di "bordo". L'aumento della larghezza del provino aiuta a ridurre l'effetto dell'effetto “bordo” e ad aumentare la resistenza alla frattura.

Nel 1986, B. Myle ha fornito informazioni più rappresentative alla Terza Conferenza Internazionale sui Geotessili. Hanno allungato geotessili tessuti ad alta resistenza e geotessili non tessuti leggeri con larghezze rispettivamente di 50 mm, 200 mm, 500 mm e 1000 mm e hanno concluso che la variazione di resistenza non era significativa quando la larghezza del campione era maggiore di 500 mm. Se il campione di 1000 mm di larghezza come punto di riferimento, la resistenza alla trazione misurata con un campione a striscia stretta intrecciata di 50 mm di larghezza sarà del 13% superiore, mentre la resistenza alla trazione dei geotessili non tessuti affetti da ritiro laterale è inferiore del 30%. Poiché la scollatura laterale dei tessuti dopo essere stati tirati non è evidente e più stretto è il campione, minore è la velocità irregolare, le proprietà di trazione dei campioni stretti saranno distorte in modo elevato dall'influenza della velocità irregolare.

Alcuni ricercatori hanno anche concluso da test su campioni di diverse larghezze che i campioni con una larghezza inferiore a 200 mm sovrastimeranno la resistenza alla trazione massima di geotessili e geogriglie fino a circa il 20%; per provini di tessuto non tessuto con maggior grado di scollatura nel processo di stiramento, si raccomanda di aumentare opportunamente la larghezza del provino o di apportare alcune correzioni tecniche al valore ottenuto dal provino da 50 mm; all'aumentare della larghezza del provino, la resistenza a trazione tende ad un valore stabile.

di tensione forza ricerca sulla rottura di geotessili e geotessili a foro aperto

Quando i geotessili vengono effettivamente utilizzati in ingegneria, sono spesso forati o rotti a causa delle diverse forme della struttura o delle esigenze di costruzione per aprire fori in parti appropriate o influenzati dalle condizioni ingegneristiche. La resistenza del geotessile è determinata dalla sua stessa condizione strutturale e, quando la sua struttura stessa viene danneggiata o aperta meccanicamente, la sua resistenza sarà inevitabilmente influenzata.

Kan e Chan hanno simulato il danno in applicazioni reali aprendo artificialmente buchi nei geotessili non tessuti. Le prove di trazione sono state eseguite utilizzando provini larghi 50 mm e 100 mm. I parametri studiati includevano il numero di fori, la posizione dei fori, l'allungamento e la direzione di trazione dei provini. È stato inoltre sviluppato un modello matematico per caratterizzare le proprietà di trazione dei geotessili utilizzando una tecnica di adattamento della curva di regressione lineare multipla. I dati hanno mostrato che la larghezza del provino ha avuto un effetto sulla resistenza alla trazione. La resistenza alla trazione e l'allungamento dei provini diminuivano quando il numero di fori aumentava o la direzione dei fori era perpendicolare alla direzione di trazione.

Chi et al. ha testato la resistenza alla trazione di provini di geotessile non tessuto da 200 mm x 100 mm aprendo fori rettangolari, quadrati e circolari e ha anche confrontato la resistenza alla trazione della larghezza rimanente dopo l'apertura con quella del provino originale. La ricerca sull'analisi del test conclude: l'area del foro aperto del campione aumenta gradualmente, la resistenza alla trazione diminuisce gradualmente e una relazione lineare; il danno si verifica nel punto di concentrazione dello stress; foro aperto dopo che la resistenza alla trazione del tessuto dipende dalla larghezza della sollecitazione del provino, maggiore è la larghezza della sollecitazione, maggiore è la resistenza alla trazione; tessuto indipendentemente dal tipo di foro, a causa del ruolo della concentrazione di stress, la larghezza rimanente del valore di resistenza del tessuto è leggermente inferiore alla larghezza uguale senza foro aperto; foro aperto del tessuto La resistenza alla trazione del tessuto viene ridotta di una percentuale maggiore della percentuale di riduzione dell'area.

Qian ha utilizzato il metodo dell'elemento limite per analizzare la concentrazione di sollecitazione vicino al foro del provino di geotessile composito largo 100 mm durante l'apertura di un foro circolare. Il valore di sollecitazione massima vicino al foro nel provino aumenta all'aumentare della dimensione del foro circolare quando il provino è sottoposto a tensione unidirezionale e bidirezionale con una certa dimensione.

Ricerca su altri aspetti di trazione dei geotessili

Per lo studio delle proprietà meccaniche a trazione dei geotessili, più studi sono relativi allo stiramento unidirezionale. Lo studio della larghezza del provino di trazione a nastro e lo studio della rottura e della trazione a foro aperto sopra descritti sono anch'essi fondamentalmente studiati sulla base dello stiramento unidirezionale dei geotessili.

Poiché la forza dei geotessili nel processo di utilizzo effettivo è molto complessa, solo lo studio della sua trazione unidirezionale non è sufficiente. Lo studio delle proprietà tensili bidirezionali dei geotessili utilizzati in ingegneria dovrebbe avere un valore applicativo più pratico.

Bais ha studiato l'allungamento bidirezionale di geotessili non tessuti spunbond. Il modello teorico è stato stabilito analizzando la curva sforzo-deformazione e la distribuzione dell'orientamento delle fibre. La non linearità delle fibre è stata considerata nel modello, ma è stata limitata al caso di stiramento bidirezionale della striscia con deformazione trasversale zero, e i risultati della previsione teorica nel piccolo intervallo di deformazione erano in buon accordo con il test.

Oltre a studiare le proprietà meccaniche di trazione dei geotessili stessi, molti ricercatori hanno anche studiato le proprietà dei geotessili in applicazioni pratiche in interazione con il suolo. Ad esempio, Mogahzy ha studiato l'interazione tra suolo e geotessili e ha proposto tre forme di danno quando i geotessili sono soggetti a un'azione di trazione nel suolo e ha anche stabilito un'equazione generale per calcolare il coefficiente critico dell'interazione geotessile-suolo e lo ha spiegato teoricamente.

Nell'applicazione pratica dei geotessili, le proprietà di trazione sono cruciali. Questo documento discute teoricamente che le proprietà meccaniche di trazione dei geotessili sono di grande importanza per le loro applicazioni pratiche di ingegneria e spera di fornire una solida base teorica per l'applicazione pratica dei geotessili.