Прикладные исследования механических свойств геотекстиля на растяжение

В процессе испытания геотекстиля на растяжение деформация при удлинении велика, и в процессе растяжения легко возникает явление «сужения», а ширина образца имеет большое влияние на показатель прочности на растяжение. Следовательно, предел прочности геотекстиля является важным показателем для тестирования и оценки качества геотекстильных изделий, а также важной основой для выбора геотекстиля при инженерном проектировании.

В качестве инженерных материалов использование геотекстиля может упростить строительство, улучшить качество проекта, снизить затраты на проект, продлить срок его службы и сократить затраты на обслуживание проекта. Геотекстиль широко используется в различных инженерных областях, таких как транспорт, водное хозяйство, электроэнергетика, морской порт, горнодобывающая промышленность, реки и озера, прибрежные плотины, сохранение почвы и воды и предотвращение загрязнения окружающей среды.

★ Классификация, назначение и применение геотекстиля

Геосинтетические материалы в основном делятся на четыре категории: геотекстиль, геомембраны, геокомпозиты и специальные геотехнические материалы, из которых геотекстиль включает тканый геотекстиль, нетканый геотекстиль и трикотажный геотекстиль в соответствии с методом ткачества. На практике геотекстиль в основном выполняет такие функции, как усиление, изоляция, фильтрация и дренаж.

Роль и применение подкрепления

Геотекстиль может ограничивать смещение строительных работ при длительном использовании и может создавать локальное напряжение, воздействующее на перенос почвы или распространяться на большую площадь, увеличивать сопротивление трения между почвой и геотекстилем и играть роль усиления или усиления для гражданского строительства. инженерные работы, особенно на слабом грунте.

В основном используется в: автомагистралях, железных дорогах, насыпях, земляных и каменных дамбах, аэропортах, спортивных площадках и других проектах для укрепления слабых оснований, а также играет роль в изоляции и фильтрации. Временный переход по влажным местам, болотам или сжимаемым грунтам. Усилить устойчивость откос отваги или выкопанного крутого откоса. Повышают устойчивость гравийного откоса и армированного грунта. Используется в качестве армирования при засыпке подпорных стен, армировании гибкого покрытия, ремонте светоотражающих трещин и т. Д.

Isolation роль и применение

Разделите различные структуры почвы с помощью геотекстиля, чтобы сформировать стабильный суб-интерфейс, чтобы каждый слой мог быть разделен и играл свои собственные характеристики и общую роль в соответствии с требованиями. Разделение геотекстилем позволяет сократить количество материалов, сэкономить массу грузов и снизить стоимость строительства.

В основном используется в: изоляционном слое между поверхностью и основанием автомагистрали, железной дороги, аэропорта, стоянки и т.д .; изоляция железнодорожного балласта от дорожного полотна; изоляция дорожного полотна от слабого фундамента; в смешанной земле и каменной плотине - изоляция между различными строительными материалами плотины; изоляция между габионом, мешком с песком или мешком с грунтом и слабым фундаментом; изоляционный слой между искусственной насыпью, каменной кучей или полем материала и фундаментом; изоляция между разными слоями вечной мерзлоты; река, река, озеро Геотекстиль помещается под воду, чтобы играть роль изоляции, а также выполнять роль обратной фильтрации и армирования.

Фильтрация роль и applications

Геотекстиль пропускает воду и эффективно предотвращает прохождение частиц почвы, таким образом предотвращая потерю частиц почвы и вызывая повреждение почвы.

В основном используется в: фильтрующем слое глиняной основной стены или глиняной наклонной стены из земли и каменной дамбы; фильтрующий слой различных водоотводов в земляных и каменных плотинах или насыпях; фильтрующий слой поверхности золоотвала или отстойника; фильтрующий слой из блочного камня или бетона для защиты откосов набережной, плотины, реки, канала и берега; фильтрующий слой дренажной системы в засыпке подпорной стены; фильтрующий слой вокруг дренажной водопропускной трубы или гравийной дренажной трубы; фильтрующий слой водяной скважины, редукционной скважины или наклонной напорной трубы в проекте водного хозяйства.

Функция дренажа и применение

Геотекстиль может образовывать дренажные каналы в почве, собирая воду в почве и выводя ее из тела вдоль плоскости ткани.

В основном используется для вертикального или горизонтального дренажа внутри земляных плотин; дренаж за подпорными стенами; дренаж вокруг различных построек; рассеивание порового давления воды в погребенных грунтах; дренаж фундаментов с искусственным заполнением или фундаментов спортивных площадок и т. д.

★ В исследовании механических свойств при растяжении геотекстиля

Среди множества применений геотекстиля прочность на разрыв (прочность на разрыв) является самым основным и важным показателем механических свойств геотекстиля. Будь то усиление, противоскользящая, тянущая функция геотекстиля или усиление мягкого фундамента, матирование, контроль просачивания, защита берега, изоляция, дренаж и другие применения, чтобы гарантировать реализацию Геотекстиль должен иметь определенную прочность на разрыв. Поэтому как правильно определить и спрогнозировать предел прочности геотекстиля на разрыв - важный вопрос при изучении геотекстиля.

Исследование ширины образцов для испытания геотекстиля на разрыв полосы

Обычно определение прочности на разрыв геотекстиля по-прежнему следует методом испытания текстильных полос на растяжение. Для геотекстиля, особенно нетканого геотекстиля, деформация растяжения очень велика при вытягивании, в середине образца произойдет боковая усадка, то есть явление «сужения», результаты испытаний прочности на разрыв будут низкими. Чтобы результаты испытаний были максимально приближены к реальной ситуации, метод стоя снижает эффект «сужения». Один из методов - зажать образец выпуклым гвоздем между двумя зажимными приспособлениями, чтобы предотвратить боковую усадку во время растяжения и избежать образования шейки, но это более проблематично. Другой метод - расширить образец. В настоящее время при обычном испытании на растяжение чаще используются широкие образцы, чтобы уменьшить влияние «сужения».

В стандартных образцах текстиля и геотекстиля на растяжение обычные образцы текстиля бывают узкими и длинными, как правило, шириной 50 мм и длиной 75 ~ 200 мм; в то время как образцы геотекстиля бывают широкими и короткими, как правило, длиной 100 мм, шириной 200 мм и шириной 500 мм. Обычно ширину 50мм образцов на растяжение называют узкими; будут образцы шириной 200 мм, называемые шириной; шириной 500 мм образцы называют сверхширокими образцами.

Для геотекстиля в большинстве случаев в мире используются образцы шириной 200 мм, такие как ASTM D4595 «Стандартный метод испытаний свойств геотекстиля на растяжение методом широкополосных полос». Франция и Италия рекомендовали использовать образцы шириной 500 мм. Практика показала, что образец слишком широкий, его сложно оперировать, и возникают проблемы с фиксацией образца. Национальное бюро качества и технического надзора Китая со ссылкой на международные стандарты на геотекстиль и стандарты на геосинтетические изделия GB / T 15788 является стандартом для метода широкой полосы для испытания геотекстиля на растяжение, который предусматривает, что ширина образца составляет 200 мм.

Теория заключается в том, что изменение ширины и длины образца вызывает изменение образования шейки при растяжении образца, что влияет на предел прочности образца на растяжение. Чем меньше отношение ширины к длине образца, тем меньше шейка и выше предел прочности. В 1980 году Белл и Хичс пришли к выводу, что для тканых материалов влияние ширины полосы на прочность на разрыв уменьшается после того, как отношение ширины полосы к длине превышает 1: 1, в то время как для нетканых материалов влияние ширины полосы на прочность на разрыв уменьшается. после того, как отношение ширины полосы к длине превышает 4: 1. Кроме того, влияние ширины образца на прочность на разрыв иглопробивного нетканого геотекстиля имеет эффект «кромки». Увеличение ширины образца позволяет снизить эффект «краевого» эффекта и повысить прочность на излом.

В 1986 г. Б. Майл представил более репрезентативную информацию на Третьей Международной конференции по геотекстилям. Они растянули высокопрочный тканый геотекстиль и легкий нетканый геотекстиль шириной 50 мм, 200 мм, 500 мм и 1000 мм соответственно, и пришли к выводу, что изменение прочности не было значительным, когда ширина образца была больше 500 мм. Если использовать образец шириной 1000 мм в качестве эталона, предел прочности при растяжении, измеренный с образцом тканой узкой полосы шириной 50 мм, будет на 13% выше, в то время как предел прочности нетканого геотекстиля, подверженного боковой усадке, будет на 30% ниже. Поскольку поперечное сгибание тканых материалов после вытягивания не очевидно, и чем уже образец, тем меньше неравномерность, свойства узких образцов при растяжении будут сильно искажены из-за влияния неравномерности скорости.

Некоторые исследователи также пришли к выводу из испытаний образцов разной ширины, что образцы шириной менее 200 мм будут завышать предел прочности на разрыв тканых геотекстилей и георешеток примерно на 20%; для образцов нетканого материала с большей степенью сужения в процессе растяжения рекомендуется соответствующим образом увеличить ширину образца или внести некоторые технические поправки в значение, полученное для 50-миллиметрового образца; по мере увеличения ширины образца предел прочности стремится к стабильному значению.

растяжимый прочность исследования разрушения геотекстиля и геотекстиля в открытых стволах

Когда геотекстиль фактически используется в машиностроении, он часто прокалывается или ломается из-за разной формы конструкции или строительных потребностей для открытия отверстий в соответствующих частях или из-за технических условий. Прочность геотекстиля определяется его собственным структурным состоянием, и когда сама его структура механически повреждена или вскрыта, ее прочность неизбежно пострадает.

Кан и Чан смоделировали повреждения в реальных условиях, искусственно открыв отверстия в нетканом геотекстиле. Испытания на растяжение проводились на образцах шириной 50 мм и 100 мм. Изучаемые параметры включали количество отверстий, расположение отверстий, удлинение и направление растяжения образцов. Также была разработана математическая модель для характеристики свойств растяжения геотекстиля с использованием метода подбора кривой множественной линейной регрессии. Данные показали, что ширина образца влияет на предел прочности при растяжении. Прочность на разрыв и удлинение образцов уменьшались, когда количество отверстий увеличивалось или направление отверстий было перпендикулярно направлению растяжения.

Chi et al. протестировали прочность на разрыв образцов нетканого геотекстиля размером 200 мм x 100 мм, открыв прямоугольные, квадратные и круглые отверстия, а также сравнили прочность на разрыв оставшейся ширины после раскрытия с пределом прочности исходного образца. Исследование анализа испытаний заключает: площадь открытого ствола образца постепенно увеличивается, предел прочности на растяжение постепенно уменьшается, и линейная зависимость; повреждение происходит в точке концентрации напряжений; открытое отверстие после ткани прочность на разрыв зависит от ширины напряжения образца, чем больше ширина напряжения, тем больше прочность на разрыв; ткань независимо от того, какой тип отверстия, из-за роли концентрации напряжений, оставшаяся ширина значения прочности ткани немного меньше, чем равная ширина без открытого отверстия; открытое отверстие в ткани Прочность на разрыв ткани снижается на процент больше, чем процент уменьшения площади.

Цянь использовал метод граничных элементов для анализа концентрации напряжений возле отверстия образца композитного геотекстиля шириной 100 мм при открытии круглого отверстия. Максимальное значение напряжения около отверстия в образце увеличивается по мере увеличения размера круглого отверстия, когда образец подвергается однонаправленному и двунаправленному растяжению определенного размера.

Исследование других аспектов растяжения геотекстиля

Для изучения механических свойств геотекстиля при растяжении больше исследований связано с односторонним растяжением. Изучение ширины образца для испытания на растяжение полосы и изучение разрушения и растяжения в открытом стволе, описанные выше, также в основном изучаются на основе однонаправленного растяжения геотекстиля.

Поскольку сила геотекстиля в процессе фактического использования очень сложна, одного исследования его одностороннего растяжения недостаточно. Изучение свойств двунаправленного растяжения геотекстиля, используемого в машиностроении, должно иметь большее практическое значение.

Байс исследовал двунаправленное растяжение нетканого геотекстиля фильерного производства. Теоретическая модель была создана путем анализа кривой напряжения-деформации и распределения ориентации волокон. В модели учитывалась нелинейность волокон, но она ограничивалась случаем двунаправленного растяжения полосы с нулевой поперечной деформацией, и теоретические результаты предсказания в диапазоне малых деформаций хорошо согласуются с тестом.

Помимо изучения механических свойств при растяжении самих геотекстилей, многие исследователи также изучали свойства геотекстиля в практических приложениях при взаимодействии с почвой. Например, Могази изучил взаимодействие между почвой и геотекстилем и предложил три формы повреждения, когда геотекстиль подвергается растягивающему действию в почве, а также установил общее уравнение для расчета критического коэффициента взаимодействия геотекстиля и почвы и объяснил его теоретически.

В практическом применении геотекстиля решающее значение имеют свойства растяжения. В этой статье теоретически обсуждается, что механические свойства геотекстиля при растяжении имеют большое значение для их практического инженерного применения, и мы надеемся предоставить прочную теоретическую основу для практического применения геотекстиля.