浅谈土工布拉伸强度的影响因素

浅谈土工布拉伸强度的影响因素

1王婧祺,2王钰叶,3张莞婷

1身份证号：610402199501103905 

2身份证号：610404199804176020 

3身份证号：610404199501176023  

陕西省水利电力勘测设计研究院勘察分院712000

摘要：在本文研究中，笔者以无纺土工布为研究对象，通过条带拉伸法进行纵向拉伸强度测试，探讨其宽度、拉伸速率、隔距和拉伸强度的内在关系。

关键词：土工布拉伸强度；影响因素；宽度；隔距

引言：土工布又名为“土工织物，”在新时代发展背景下，其应用范围不断扩大，它属于一类透水性土工合成材料，一般是由合成纤维利用针刺、编织等技术制作而成的，其具备特征包括：强度大、抗腐蚀、透水性强、抗微生物性能好、操作便捷。土工布在目前建筑工程中的应用能够发挥：隔离、加筋、防护、反滤等功能，通常在水利项目、电气工程、地铁项目等领域备受重视。

在实际应用期间，不少技术人员发现，土工布的拉伸性能是影响其质量的一个关键要素，大部分企业因为实验仪器等因素的限制，通常会选择50mm宽试样对其拉伸强度进行监测，那么最后的监测结果如何呢？拉伸速度、隔距等会对其拉伸强度的变化造成怎样的影响呢？在接下来的研究中，我们可以具体展开讨论。

一、土工布的应用特点介绍

①利用土工布较强的透水性、透气性等，水是能够顺利渗透的，那么在一些防汛工程的应用中能够达大道有效拦截泥沙、避免泥土流失等目的。②土工布存在较强的导水性能，通常能够在土壤的内部结构中设立一个排水通道，从而能够把多余的水分与气体等排出去，确保结构更加牢固与坚固。③土工布在建筑领域应用的过程中能够逐步增强土壤的抗拉伸强度，而且还能够大大提升其抗变形能力，这对于增强建筑结构的稳定性、改善土壤品质等发挥着非常重要的作用。④土工布能够发挥有效扩散、转移与分解集中应力等功能，这对于避免土壤层受到外力破坏是有很大帮助的。⑤在建筑领域中使用土工布能够有效地避免下层砂、土与混凝土的相混合。⑥由于土工布结构比较紧致，特别是对于其结构网的设计来说，很难被堵塞，探究其原因，则是通过无定型纤维组织编织而成的，存在较强的应变性、流变性等功能。⑦土工布还具备较强的透水性能，其能够在土壤、水等作用压力的影响下具备较强的透水性[1]。⑧土工布还存在较强的抗腐蚀性，它主要是以聚丙烯或者聚酯等化学纤维原料制作而成的，能够避免腐蚀，而且还耐酸碱，不会虫蛀及氧化等。⑨土工布的内部结构相对单一，并且其重量偏轻，而且在使用的过程中相对便捷，内部结构单一。

二、土工布拉伸强度的影响因素的实验原理

在此次实验中，关于土工布拉伸强度实验分析来说，则是通过宽条样法进行的，具体来说，则是把试样整个宽度固定在拉伸试验机的夹具中，接下来需要对试样进行拉伸实验，最终确保其能够断裂。对于这种拉伸性能的实验分析来说，则需要通过试验机的数据记录中进行计算。一般来说，大部分土工布及其相关产品的伸长率通常都是20mm/min，在本实验的操作过程中，选择试样宽度与长度的大小是不断变化的，对于大宽度试样来说，则能够尽可能地避免土工布的收缩效应带来的干扰。

三、土工布拉伸强度的影响因素的实验过程及其结果分析

（一）宽度变化对拉伸强度带来的影响

选择相同的一块土工布，然后将其划分成20个宽度，即：1cm、2cm、3cm、4cm……20cm，每个各7块；另一方向的长度全部是20cm，记下来通过万能试验机进行拉伸强度测试，其隔距设置是100m，拉伸速度是20mm/min。

试验发现，宽度的最大值与最小值之间的差距是非常大的，因为工土布并未是完全均匀等造成的，所以在去掉最大值、最小值之后，其他的5个数字相对集中，所以，认为在进行实验结果分析的过程中，并非是按照某一组的实验组的变化来计算其平均值，却是需要将最大值、最小值去掉之后，才能够确定其平均值。所以按照宽度和拉伸强度的关系变化来说，如果宽度在1-5cm左右的话，其拉伸强度通常与宽度存在正相关性；但是如果宽度在5-20cm左右的话，那么拉伸强度通常伴随着宽度的增加则逐渐稳定在10.5KN/m左右。也就是说，如果宽度超过5cm，那么拉伸强度能够保持在一个固定数据范围内，也就是说在这种情况下，拉伸强度不会伴随着宽度的增加而持续提升。

经实验结果能够发现：选择宽度≥5cm的试验，能够对土工布的拉伸强度实验分析存在一定的借鉴意义。

（二）速度变化对拉伸强度带来的影响

选择相同的一块土工布，设置其规格是5*20cm，然后调整其拉伸速率分别是：10mm/min、20mm/min、50mm/min、100mm/min、200mm/min、300mm/min、400mm/min、500mm/min，记下来通过万能试验机进行拉伸强度测试，其隔距设置是100mm。

最后根据实验研究能够发现：若拉伸速度是10-20mm/min范围内的话，那么拉伸强度持续下滑，但是若拉伸速度在20-500mm/min范围内的话，那么拉伸强度持续提升；也就是说，在速度是20mm/min的情况下，其拉伸强度达到最低值。当然在此次实验中，如果将拉伸速度设置成20mm/min，也就是说其隔距长度的20±5%mm/min的情况下，在对土工布拉伸强度测试的过程中，这一实验是相对保守的，但是也存在一定的合理性。

（三）隔距变化对拉伸强度带来的影响

选择相同的一块土工布，将其隔距设置成11个，其分别是5cm、6cm、7cm……15cm，每个各7块；设置其宽度均是5cm，记下来通过万能试验机进行拉伸强度测试，其拉伸速度是20mm/min。

最后其实验结果发现：对于隔距变化来说，试样拉伸强度在标称断裂强度附近波动，代表着拉伸强度和隔距之间的关系非常弱，说明隔距变化与拉伸强度关系很小。

在试验条件受到限制的情况下，则需要选择5cm宽的试样进行拉伸测试，通常来说，其宽度愈接近规范值越好，拉伸速率应使用规范值20±5%mm/min，而隔距根据扯断伸长率而定，不一定局限于规范值。

需要注意的是，以上三个实验在操作过程中选择的并非是相同的一个土工布。

四、增强土工布强度及结构稳定性的策略

结合以上对土工布拉伸强度实验的研究我们能够发现，影响其拉伸强度的因素比较多，但是在实际应用的过程中，我们需要结合具体需求对其拉伸强度灵活性调整，接下来我们着重探讨增强土工布拉伸强度及土工布结构体稳定性的方案。①隔离。通过短纤针刺土工布进行隔离应用，能够对一些拥有不同物理特性的建筑材料实施隔离，其中对于不同的物理特性来说，一般是指：粒径、分布、稠度、密度等各有不一；对于常见的建筑材料来说，其一般是指土壤和砂粒、土壤和混凝土等。一般能够在两种或者多种材料中进行隔离，避免相关成分的流失，避免其出现混杂现象，确保材料的整体结构与功能完整与稳定，并且还能够逐步 提升构筑物的承载能力[2]。②过滤。如果水从细料土层中慢慢转移到粗料土层结构中的话，则需要通过短纤维针刺土工布具备较强的透气性、透水性等，让水流顺利渗透，但是却能够直接截流土壤颗粒、细砂等，这对于增强水土工程的稳定性等发挥着非常重要的作用。③排水。对于短纤维针刺土工布的应用来说，它具备较强的导水性能，能够在土体内部创设相应的排水通道，接下来可以把土体结构中一些多余的水分进行外排。④增筋。对于短纤针刺土工布的应用来说，它能够最大化地提升土壤的抗拉伸强度、抗变形能力，由此能够最大化地增强建筑结构的稳定性与安全性，而且还能够改善土壤品质。⑤防护。如果水土流失问题严重的话，则会对土体造成持续性地冲刷性破坏，它会直接导致集中应力的不断扩散、传递、分解等，避免土体因为外力的作用而遭到破坏，从而达到保护土壤等目的。

五、结束语

总而言之，关于土工布在各个领域中的应用来看，我们需要结合其特定的性能进行灵活性调整，一般其拉伸强度会直接影响其综合性能，所以不管是在加筋、排水、防护等领域中应用，还是在隔离、过滤等领域中应用，都需要按照工程的实际建设要求与实施标准对其灵活性调整，方可最大化地增强其应用价值。

参考文献

[1]陈婷. 浅析土工布拉伸性能试验结果的影响因素[J]. 福建交通科技, 2017(3):4.

[2]李伟钦. 机织土工布拉伸性能的影响因素[J]. 名城绘, 2018(4):2.