Pesquisa de aplicação de propriedades mecânicas de tração de geotêxteis

No processo de teste de propriedades de tração de geotêxteis, a deformação por alongamento é grande, e o fenômeno de “estrangulamento” é fácil de ocorrer no processo de tração, sendo que a largura do corpo de prova tem grande influência no índice de resistência à tração. Portanto, a resistência à tração de geotêxteis é um índice importante para testar e avaliar a qualidade de produtos geotêxteis e é uma base importante para selecionar geotêxteis em projetos de engenharia.

Como materiais de engenharia, o uso de geotêxteis pode simplificar a construção, melhorar a qualidade do projeto, reduzir os custos do projeto, estender a vida do projeto e reduzir a manutenção do projeto. Geotêxteis têm sido amplamente utilizados em vários campos da engenharia, como transporte, conservação de água, energia elétrica, porto marítimo, mineração, rios e lagos, represas costeiras, conservação de solo e água e prevenção da poluição ambiental.

★ Classificação, função e aplicação de geotêxteis

Os materiais geossintéticos são divididos principalmente em quatro categorias: geotêxteis, geomembranas, geocompósitos e materiais geotécnicos especiais, dos quais geotêxteis incluem geotêxteis tecidos, geotêxteis não tecidos e geotêxteis tricotados de acordo com o método de tecelagem. Em aplicações práticas, os geotêxteis têm principalmente funções como reforço, isolamento, filtração e drenagem.

Função de reforço e aplicação

Geotêxteis podem limitar o deslocamento de obras de engenharia civil durante uso prolongado e podem fazer com que o estresse local que atua no solo se transfira ou se distribua para uma área maior, aumenta a resistência ao atrito entre o solo e os geotêxteis e desempenha um papel de reforço ou fortalecimento para a construção civil obras de engenharia, especialmente aquelas em solo fraco.

Usado principalmente em: rodovias, ferrovias, aterros, barragens de terra e rocha, aeroportos, campos esportivos e outros projetos para fortalecer fundações fracas e também desempenhar um papel no isolamento e na filtragem. Passagem temporária em áreas úmidas, pântanos ou solos compressíveis. Reforçar a estabilidade da encosta da pilha ou encosta íngreme escavada. Aumenta a estabilidade do talude de cascalho e solo reforçado. Utilizado como reforço no reaterro de muros de contenção, reforçando pavimento flexível, reparando fissuras reflexivas da estrada, etc.

Isolamento função e aplicação

Separe diferentes estruturas de solo com geotêxteis para formar uma subinterface estável, de modo que cada camada possa ser separada e desempenhar suas próprias características e função geral de acordo com os requisitos. A separação com geotêxteis pode reduzir os tipos de materiais, economizar muito frete e reduzir o custo de construção.

Usado principalmente em: a camada de isolamento entre a superfície e a fundação de rodovias, ferrovias, aeroportos, estacionamentos, etc .; o isolamento entre o lastro da ferrovia e o leito da estrada; o isolamento entre o leito da estrada e fundação fraca; na barragem de terra e pedra mista, o isolamento entre os diferentes materiais de construção da barragem; o isolamento entre gabião, saco de areia ou saco de solo e base fraca; a camada de isolamento entre o aterro artificial, a pilha de rochas ou o campo de material e a fundação; o isolamento entre diferentes camadas de permafrost; rio, rio, lago O geotêxtil é colocado debaixo de água para desempenhar o papel de isolamento e também de retrofiltração e reforço.

Filtração papel e aaplicações

Os geotêxteis permitem a passagem da água e evitam com eficácia a passagem de partículas de solo, evitando assim a perda de partículas de solo e causando danos ao solo.

Usado principalmente em: a camada de filtro de parede de núcleo de argila ou parede inclinada de argila de barragem de terra e pedra; a camada de filtro de vários corpos de drenagem em barragem de terra e pedra ou aterro; a camada de filtro da superfície da barragem de armazenamento de cinzas ou barragem de depósito; a camada de filtro de pedra de bloco ou proteção de encostas de concreto de aterro, barragem, rio, canal e costa; a camada de filtro do sistema de drenagem no aterro do muro de contenção; a camada de filtro ao redor do bueiro de drenagem ou ao redor do bueiro de drenagem de cascalho; a camada de filtro de poço de água, poço redutor de pressão ou tubo de pressão inclinado em projeto de conservação de água.

Função de drenagem e aplicação

Geotêxteis podem formar canais de drenagem no solo, juntando água no solo e descarregando-a para fora do corpo ao longo do plano do tecido.

Usado principalmente na drenagem vertical ou horizontal dentro de barragens de terra; drenagem atrás de muros de contenção; drenagem em torno de vários edifícios; dissipação da pressão da água dos poros em solos enterrados; drenagem de fundações artificiais de enchimento ou fundações de campos esportivos, etc.

★ Estudos de propriedades mecânicas de tração de geotêxteis

Entre as muitas aplicações dos geotêxteis, a resistência à tração (resistência à tração) é o índice de propriedade mecânica mais básico e essencial dos geotêxteis. Quer seja para dar folga total ao reforço, antiderrapante, função de tração de geotêxteis, ou para reforço de fundação macia, esteiras, controle de infiltração, proteção de costa, isolamento, drenagem e outras aplicações, a fim de garantir a realização do função, os geotêxteis devem ter uma certa resistência à tração. Portanto, como determinar e prever corretamente a resistência à tração de geotêxteis é uma questão importante no estudo de geotêxteis.

Pesquisa sobre a largura de espécimes para teste de tração em tiras de geotêxteis

Normalmente, a determinação da resistência à tração de geotêxteis ainda segue o método de teste de tração de tira de têxteis. Para geotêxteis, principalmente geotêxteis não tecidos, a deformação de tração é muito grande quando tracionada, o meio do corpo de prova ocorrerá encolhimento lateral, ou seja, o fenômeno de “estrangulamento”, os resultados dos testes de resistência à tração serão baixos. Para tornar os resultados do teste o mais próximo possível da situação real, o método em pé reduz o efeito de “estrangulamento”. Um método é prender a amostra com um prego convexo entre os dois gabaritos para evitar o encolhimento lateral durante o alongamento e evitar "estrangulamento", mas é mais problemático. Outro método é alargar o espécime. Atualmente, o teste de tração convencional usa mais frequentemente amostras largas para reduzir o impacto de “estrangulamento”.

Nos espécimes padrões para têxteis e tração geotêxtil, os espécimes têxteis comuns são estreitos e longos, geralmente com 50 mm de largura e 75 ~ 200 mm de comprimento; enquanto os espécimes de geotêxtil são largos e curtos, geralmente 100 mm de comprimento, 200 mm de largura e 500 mm de largura. Normalmente, a largura de amostras de tração de 50 mm é denominada estreita; serão espécimes de 200 mm de largura chamados de largura; largura de amostras de 500 mm denominadas amostras extra-largas.

Para geotêxteis, a maior parte da tendência internacional é usar amostras de 200 mm de largura, como ASTM D4595 “Método de teste padrão para propriedades de tração de geotêxteis pelo método de faixa de largura larga”. A França e a Itália recomendaram o uso de amostras de 500 mm de largura. A prática provou que a amostra é muito larga, difícil de operar e que há problemas com a fixação da amostra. O Escritório Nacional de Qualidade e Supervisão Técnica da China com referência aos padrões internacionais para geotêxteis e padrões de produtos geossintéticos GB / T 15788 é o padrão para o método de tiras largas de teste de tração de geotêxteis, que estipula que a largura da amostra é de 200 mm.

A teoria é que a mudança na largura e no comprimento da amostra causa uma mudança no estrangulamento quando a amostra é esticada, o que afeta a resistência à tração da amostra. Quanto menor for a relação largura-comprimento da amostra, menor será o estrangulamento e maior será a resistência à tração. Em 1980, Bell e Hichs concluíram de seu teste que, para tecidos, o efeito da largura da tira na resistência à ruptura diminui depois que a proporção da largura da tira para o comprimento excede 1: 1, enquanto que para os tecidos não tecidos, o efeito da largura da tira na resistência à ruptura diminui após a largura da tira para a proporção de comprimento exceder 4: 1. Além disso, o efeito da largura da amostra na resistência à tração de geotêxteis não tecidos perfurados com agulha tem o efeito de “borda”. Aumentar a largura da amostra ajuda a reduzir o efeito de “borda” e aumentar a resistência à fratura.

Em 1986, B. Myle forneceu informações mais representativas para a Terceira Conferência Internacional de Geotêxteis. Eles estenderam geotêxteis tecidos de alta resistência e geotêxteis não tecidos leves com larguras de 50 mm, 200 mm, 500 mm e 1000 mm, respectivamente, e concluíram que a mudança na resistência não era significativa quando a largura do espécime era maior que 500 mm. Se a amostra de 1000 mm de largura como referência, a resistência à tração medida com uma amostra de faixa estreita tecida com 50 mm de largura será 13% maior, enquanto a resistência à tração de geotêxteis não tecidos afetados pela contração lateral é 30% menor. Como o estrangulamento lateral dos tecidos após serem puxados não é óbvio, e quanto mais estreito for o espécime, menor será a taxa desigual, as propriedades de tração de amostras estreitas serão distorcidas pela influência da taxa desigual.

Alguns pesquisadores também concluíram, a partir de testes em espécimes de larguras diferentes, que espécimes com largura inferior a 200 mm superestimarão a resistência à tração final de geotêxteis tecidos e geogrelhas em até cerca de 20%; para corpos de prova de tecido não tecido com maior grau de estrangulamento no processo de alongamento, recomenda-se que a largura do corpo de prova seja aumentada de forma adequada ou que algumas correções técnicas sejam feitas no valor obtido com o corpo de prova de 50 mm; conforme a largura da amostra aumenta, a resistência à tração tende a um valor estável.

tênsil força pesquisa sobre quebra de geotêxtil e geotêxteis de buraco aberto

Quando os geotêxteis são realmente usados ​​na engenharia, eles costumam ser perfurados ou quebrados devido aos diferentes formatos da estrutura ou necessidades de construção para abrir orifícios em peças apropriadas, ou afetados pelas condições de engenharia. A resistência do geotêxtil é determinada por sua própria condição estrutural, e quando sua própria estrutura é mecanicamente danificada ou aberta, sua resistência será inevitavelmente afetada.

Kan e Chan simularam danos em aplicações reais abrindo buracos artificialmente nos geotêxteis não tecidos. Os testes de tração foram realizados com amostras de 50 mm e 100 mm de largura. Os parâmetros estudados incluíram o número de furos, a localização dos furos, o alongamento e a direção de tração das amostras. Um modelo matemático também foi desenvolvido para caracterizar as propriedades de tração dos geotêxteis usando uma técnica de ajuste de curva de regressão linear múltipla. Os dados mostraram que a largura da amostra teve um efeito na resistência à tração. A resistência à tração e o alongamento das amostras diminuíram quando o número de orifícios aumentou ou a direção dos orifícios foi perpendicular à direção de tração.

Chi et al. testou a resistência à tração de amostras de geotêxtil não tecido de 200 mm x 100 mm abrindo orifícios retangulares, quadrados e circulares, e também comparou a resistência à tração da largura restante após a abertura com a da amostra original. A pesquisa de análise de teste conclui: a área do furo aberto da amostra aumenta gradualmente, a resistência à tração diminui gradualmente e uma relação linear; o dano ocorre no ponto de concentração de tensão; buraco aberto após a resistência à tração do tecido depende da largura da tensão da amostra, quanto maior a largura da tensão, maior a resistência à tração; tecido, independentemente do tipo de orifício, devido ao papel da concentração de tensão, a largura restante do valor de resistência do tecido é ligeiramente menor do que a largura igual sem orifício aberto; furo aberto do tecido A resistência à tração do tecido é reduzida em uma porcentagem maior do que a porcentagem de redução da área.

Qian usou o método do elemento de fronteira para analisar a concentração de tensão perto do orifício do espécime de geotêxtil composto de 100 mm de largura ao abrir um orifício circular. O valor de tensão máxima próximo ao orifício na amostra aumenta conforme o tamanho do orifício circular aumenta quando a amostra é submetida a tensão unidirecional e bidirecional com um determinado tamanho.

Pesquisa sobre outros aspectos de tração de geotêxteis

Para o estudo das propriedades mecânicas de tração de geotêxteis, mais estudos estão relacionados ao alongamento unilateral. O estudo da largura da amostra de ensaio de tração em tiras e o estudo de quebra e tração em orifícios abertos descritos acima também são basicamente estudados com base no alongamento unidirecional de geotêxteis.

Como a força dos geotêxteis no processo de uso real é muito complexa, apenas o estudo de sua tração unilateral não é suficiente. O estudo das propriedades de tração bidirecional de geotêxteis usados ​​em engenharia deve ter valor de aplicação mais prático.

Bais investigou o alongamento bidirecional de geotêxteis não tecidos spunbond. O modelo teórico foi estabelecido pela análise da curva tensão-deformação e distribuição de orientação das fibras. A não linearidade das fibras foi considerada no modelo, mas limitou-se ao caso de alongamento bidirecional da tira com deformação transversal zero, e os resultados teóricos da predição na pequena faixa de deformação estiveram em boa concordância com o teste.

Além de estudar as propriedades mecânicas de tração dos próprios geotêxteis, muitos pesquisadores também estudaram as propriedades dos geotêxteis em aplicações práticas em interação com o solo. Por exemplo, Mogahzy estudou a interação entre solo e geotêxteis e propôs três formas de dano quando os geotêxteis são submetidos à ação de tração no solo, e também estabeleceu uma equação geral para calcular o coeficiente crítico de interação geotêxtil-solo e explicou-o teoricamente.

Na aplicação prática de geotêxteis, as propriedades de tração são cruciais. Este artigo discute teoricamente que as propriedades mecânicas de tração de geotêxteis são de grande importância para suas aplicações práticas de engenharia e espera fornecer uma base teórica sólida para a aplicação prática de geotêxteis.