土木工程應用的合成材料的總稱。作為一種土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纖、合成橡膠等）為原料，制成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各種土體之間，發(fā)揮加強或保護土體的作用。《土工合成材料應用技術(shù)規(guī)范》將土工合成材料分為土工織物、土工膜、土工特種材料和土工復合材料等類型。
土工合成材料在土工程中的應用，主要有反濾、排水、隔離、防滲、防護和加筋等多種作用。但必須指出，在工程實際應用中是幾種應用的組合，有的是主要的，有的是次要的。例如，對松砂或軟土地基上的鐵路路基，其隔離作用是主要的，而反濾和加筋作用是次要的；而軟土地及上的公路路基，則加筋作用是主要的，而隔離和反濾作用是次要的。以下分別闡述各種作用。
一、反濾作用
在滲流出口區(qū)鋪設(shè)土工合成材料作為反濾層，這和傳統(tǒng)的砂礫石濾層一樣，均可提高被保護土的抗?jié)B強度。對這方面國內(nèi)外都進行過不少研究。
多數(shù)土工材料在單向滲流的情況下，在緊貼土工合成材料的土體中，發(fā)生細顆粒逐漸向濾層移動，同時還有部分細顆粒通過土工合成材料被帶走，遺留下較粗的顆粒，從而與濾層相鄰一定厚度的土層逐漸自然形成一個反濾帶，阻止土粒的繼續(xù)流失，最后趨于穩(wěn)定平衡。亦即土工合成材料與其相鄰接觸部分土層共同形成了一個完整的反濾系統(tǒng)。將土工合成材料鋪放在上游面快事護坡下面，起反濾和隔離作用；同樣也可鋪放在下游排水體（如電排水或棱體排水）周圍起反濾作用，以防止管涌；也可鋪放在均勻土壩的壩體內(nèi)，起豎向排水作用，這樣可有效的降低均質(zhì)壩的壩體浸潤線，提高下游壩體的穩(wěn)定性，滲流水沿土工合成材料進入水平排水體，最后排至壩體外。具有這種排水作用的土工合成材料，要求在縱向（即土工合成材料本身的水平方向）有較大的滲透系數(shù)。
具有相同孔徑尺寸的無紡土工合成材料和砂的滲透性大致相同。但土工合成材料的孔隙率比砂高的多，土工合成材料的密度約為砂的1／10，因而當土工合成材料和砂具有相同的反濾特征時，則所需土工合成材料質(zhì)量要比砂少90%。此外，土工合成材料濾層的厚度為砂反濾層1／100至1／1000，其所以能如此，是因為土工合成材料的結(jié)構(gòu)保證了它的連續(xù)性。為此，在具有相同反濾特征條件下，土工合成材料的質(zhì)量僅為砂層的1／1000至1／10000。
二、排水作用
具有一定厚度的土工合成材料有良好的三維透水特征，它除了可作透水作用外，還可使水經(jīng)過土工合成材料的平面迅速沿水平方向排走，構(gòu)成水平排水層。
三、隔離作用
在修筑道路時，一般路基和路床順次施工，運營時由于荷載壓力和雨水的通過，使路基材料、路床材料和一般材料都混合在一起，使原設(shè)計的強度、排水和過濾的功能減弱，為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，可將土工合成材料設(shè)置在二種不同特性的材料間，不使其混雜，但又能保持統(tǒng)一的作用，起滲透膜的作用，防止軟弱土層侵入路基的碎石，不然會引起翻漿冒泥，最后使路基和路床的設(shè)計厚度減小，導致道路的破壞。
在鐵路工程中，鋪設(shè)土工合成材料后籍以保持軌道的穩(wěn)定性，并減少養(yǎng)護費用。土工合成材料也可用于材料的儲存和堆放，避免材料的損失和劣化，對廢料還可有助于防止污染。
用作隔離的土工合成材料，其滲透性應大于所隔離土的滲透性，在承受動載作用時，土工合成材料還應有足夠的耐磨性，當被隔離材料或土層間無水流作用時，也可用不透水的土工膜。
四、防滲作用
土工膜和復合土工合成材料可以防止液體德爾滲漏，氣體的揮發(fā)和保護環(huán)境?？捎糜谕潦瘔魏蛶靺^(qū)的防滲；渠道、隧道和涵管周圍防滲；防止各類大型液體容器或水池的滲漏和蒸發(fā)；可用于修筑施工圍堰等。
五、防護作用
土工合成材料對土體或水面可起防護作用，如防止河岸或海岸被沖刷；防止土體的凍害，防止水面蒸發(fā)或空氣中的灰塵污染水面。
六、加筋作用
當土工織物或土工隔柵埋設(shè)在土體內(nèi)適當位置，依靠它們與土界面的相互作用（摩阻與咬合），限制了土體的側(cè)向位移，提高了土體的強度和穩(wěn)定性，其應用范圍有：加固土坡和堤壩、地基及擋土墻。
土工合成材料在路堤工程中的作用有：1、可使邊坡變陡，節(jié)省占地面積；2、防止滑動路堤通過路堤和地基土；3、防止路堤下因承載力不足而破壞；4、跨越可能的沉陷區(qū)。
由于土工合成材料有較高的強度，又具有較好的柔性，且能緊貼于地基表面，使其上部施加的荷載能均勻分布在地層中，鋪設(shè)的土工合成材料將阻止破壞面的出現(xiàn)，從而提高地基承載力。在軟土地基上家和后可能會產(chǎn)生蠕變，對鋪設(shè)土周圍的地基土會引起側(cè)面隆起。如將土工合成材料鋪設(shè)在軟土地基的表面，由于土工材料承受拉力和土的磨擦作用，組織了地基土的側(cè)向擠出，從而減小了變形增大了地基穩(wěn)定性。在沼澤地、泥炭土和軟粘土上建造臨時道路是土工合成材料最為重要的用處之一。
在擋土結(jié)構(gòu)的土體中，每隔一定垂直距離鋪設(shè)加筋作用的土工合成材料時，對臨時性的擋墻，可只用土工合成材料包裹著砂來填筑。另外，由于這種類型的墻面往往是不平整的，所以通常用表土覆蓋的墻面同時也可防止日光紫外線的照射對土工合成材料的強度損傷。對于長期使用的擋墻，往往都采用混凝土墻板。
重慶高碩科技有限公司工程部
2012.06.11
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