В настоящее время применение геосинтетических материалов в гражданском строительстве становится все более и более признанным благодаря их особым преимуществам. Геосинтетические материалы зарекомендовали себя как одни из самых универсальных и экономически эффективных материалов для модификации грунта. Их применение быстро распространилось практически на все области гражданского, геотехнического, экологического, прибрежного и гидротехнического строительства. Каждое из применений обсуждается ниже.
Геосинтетические материалы в дорожных покрытиях
Геосинтетические материалы — это плоские изделия, изготовленные из полимерного материала, используемого вместе с грунтом, скалой, глины или других материалов, связанных с геотехникой, в качестве неотъемлемой части искусственного проекта, сооружения или системы. Эти изделия или материалы могут использоваться, часто в сочетании с натуральными материалами, для самых разнообразных целей, включая все поверхности транспортной отрасли, включая дороги, аэропорты, железные дороги и водные пути. Основными функциями, выполняемыми геосинтетическими материалами, являются фильтрация, дренаж, разделение, армирование, обеспечение гидроизоляционного барьера и защита окружающей среды. Некоторые геосинтетические материалы используются для разделения различных материалов, таких как различные типы грунта, так что оба они могут оставаться полностью нетронутыми.
Геомембраны — это, по существу, непроницаемые полимерные листы, используемые в качестве барьеров для хранения жидких или твердых отходов. Георешетки представляют собой жесткие или гибкие полимерные решетчатые листы с большими отверстиями, используемые в основном для укрепления неустойчивых грунтов и отходов. Геосетки представляют собой жесткие полимерные сетчатые листы с отверстиями в плоскости, используемые главным образом в качестве дренажного материала на свалках. Геосинтетические глиняные вкладыши представляют собой изготовленные слои бентонитовой глины, соединенные между собой геотекстилем и / или геомембранами и используемые в качестве барьера для удержания жидких или твердых отходов. Геотрубы — это перфорированные или цельностенные полимерные трубы, используемые для отвода различных жидкостей. Геокомпозиты представляют собой гибридные системы любого или всех вышеперечисленных типов геосинтетических материалов, которые могут функционировать как специально разработанные для решения проблем, связанных с почвой, горными породами, отходами и жидкостями. Пенополистиролы — это легкие блоки, которые служат материалом для заполнения пустот в определенных областях строительства.
К геосинтетическим материалам, наиболее часто используемым в системах дорожного покрытия, относятся геотекстиль (тканый и нетканый) и георешетки (двухосные и многоосные), хотя в ряде применений также используются средства для борьбы с эрозией, георешетки, геосетки (или геокомпозитные дренажные изделия) и геомембраны. Эти различные типы геосинтетических материалов могут использоваться для выполнения одной или нескольких специфических функций в различных дорожных работах. Например, геосинтетические материалы используются с 1970-х годов для улучшения характеристик грунтовых дорог на мягких грунтах земляного полотна. Начиная с 1980-х годов геосинтетические материалы использовались для минимизации отражающих трещин в асфальтовых покрытиях, а также для улучшения характеристик базовых слоев заполнителя
Геосинтетические материалы в дренажной системе
Геосинтетические материалы могут эффективно использоваться в качестве дренажей и фильтров при строительных и природоохранных работах в дополнение к традиционным гранулированным материалам или вместо них. Геосинтетические материалы проще устанавливать в полевых условиях и часто экономически эффективны в ситуациях, когда доступные гранулированные материалы не соответствуют проектным спецификациям, их мало или их использование ограничено природоохранным законодательством. Обычные гранулированные материалы используются для фильтрации и дренажа в различных проектах гражданского строительства. Доступны различные типы заполнителей для дренажа. Наиболее распространенной формой дренажа с заполнением заполнителем является французский дренаж, который представляет собой траншею, заполненную свободно стекающими заполнителями.
Выполнение критерия дренажа для обычной конструкции фильтра с градуировкой чрезвычайно дорого. Таких условий можно легко и дешево достичь с помощью геосинтетической дренажной системы. Она может выполнять как дренаж, так и фильтрацию. Геосинтетические материалы позволяют воде проходить по своей плоскости. Пропускающая способность. Фильтрация: Геосинтетические материалы также позволяют воде проходить по своей плоскости, но сохраняют частицы почвы
Геосинтетические материалы для управления песчаными и илистыми берегами
Геотекстильная труба является одной из геосинтетических конструкций, которые все чаще используются для защиты побережья. Геотекстильные трубы изготавливаются из высокопрочных геосинтетических тканей, которые позволяют воде проходить через поры, сохраняя при этом наполнители. Они широко используются для обезвоживания, борьбы с наводнениями и защиты побережья. Геотекстильные трубы могут использоваться в различных условиях благодаря низким затратам на строительство и времени, простоте оборудования и низкой квалификации рабочих. Геотекстильные трубы являются хорошей альтернативой традиционным твердым береговым сооружениям.
Однако они обладают меньшей устойчивостью к волнам. Кроме того, проектный код недостаточен для применения геотекстильных труб. Песчаные пляжи и илистые отмели — это два типа геотехнического слоя побережья. Морфологические характеристики песчаных берегов и илистых отмелей меняются в зависимости от распространения волн в направлении пляжа. Например, песчаные пляжи постоянно изменяются под воздействием волн и приливов более высокой интенсивности. Мелкий песок будет смыт, и останется крупный песок, который выдержит воздействие волн. С другой стороны, илистые отмели, состоящие из песка, глины или мелкого ила, встречаются на береговых линиях, которые защищены от сильных волн. Наконец, более низкая энергия волн способствует осаждению мелких частиц, что в дальнейшем приводит к образованию илистого слоя. Во многих тропических странах вдоль илистого побережья растут мангровые заросли. Уничтожение мангровых зарослей в результате эрозии береговой линии позволило волнам вызвать прямую эрозию береговой линии. Поэтому меры по защите побережья необходимы как на песчаных пляжах, так и на илистых отмелях.
Геосинтетические материалы для стабилизации склонов
Геотекстиль неоднократно успешно использовался для стабилизации крутых склонов в остаточном грунте и выветрившихся породах. Геотекстиль использовался в качестве растяжимого армирования и фильтра для стабилизации откосов или насыпей. Геотекстиль обычно укладывается горизонтальными слоями в пределах склона. Его укладывают вдоль склона, пересекая потенциальные поверхности скольжения в почве. Геотекстиль снижает поровое давление воды на склонах в сезон дождей, тем самым повышая прочность на сдвиг. Геотекстиль также действует как фильтр, предотвращающий миграцию грунта или, иногда, внутреннюю эрозию внутри склона. И последнее, но не менее важное: геотекстиль укрепляет грунт вдоль зон или плоскостей возможного скольжения. Все это повысит устойчивость склона.
Выбор геотекстиля в геотехнике обусловлен многими факторами. Первая фундаментальная причина заключается в том, что существует потребность в мембраноподобных материалах, поскольку геотехнические сооружения возводятся из гранулированных материалов; целостность слоев гранулированных грунтов может быть нарушена эрозией, поселениями и землетрясениями, в то время как слой геотекстиля остается непрерывным. Кроме того, геотекстиль является двумерным и гибким материалом и хорошо подходит для геотехнических сооружений, подверженных различным перемещениям. Геотекстиль также полезен либо в качестве интерфейса между слоями, либо в качестве подкладки или защиты на поверхности массовых геотехнических сооружений. В дополнение к упомянутым выше факторам, геотекстиль был успешным благодаря тому, что производители активно разрабатывали и продавали его, а также потому, что подрядчики, дизайнеры и владельцы решили использовать его. Причины, по которым подрядчики, проектировщики и владельцы выбирают применение геотекстиля в геотехнике.
Геосинтетические материалы на свалках
Система покрытия полигона, показанная на рисунке, содержит композитный геомембранный/ГКЛ барьерный слой. Дренажный слой, покрывающий геомембрану, представляет собой листовой дренаж из геокомпозита (композитный геотекстиль/geonet). Кроме того, система почвенного покрова включает в себя георешетку, геотекстиль или георешетки, укрепленные под системой инфильтрационных барьеров. Этот слой армирования может быть использован для минимизации деформаций, которые могут возникнуть в барьерных слоях из-за неравномерного оседания мусора или будущего вертикального расширения полигона. Кроме того, система покрытия может включать георешетку или усиление геотекстилем над инфильтрационным барьером для обеспечения стабильности растительного покрова почвы. Армирование волокнами также может использоваться для стабилизации крутого участка почвы с растительным покровом. На рисунке показана геокомпозитная система контроля эрозии над почвой с растительным покровом, которая защищает от листовой и овражной эрозии.
Геосинтетические материалы, используемые на свалках, обеспечивают технические и экономические преимущества по сравнению с традиционными глиняными прокладками. При неправильном проектировании и / или изготовлении они могут создавать проблемы с устойчивостью и даже приводить к разрушению свалки из-за низкой прочности на стык или внутренний сдвиг. Наиболее распространенным механизмом разрушения на полигонах с геосинтетической облицовкой является переходный сбой, включающий отходы и нижнюю облицовку (глубинный сбой) или только систему окончательного покрытия (неглубокий сбой). Прочность на сдвиг геосинтетических материалов и геосинтетических грунтов на сдвиг имеет широкий диапазон вариаций.
Геосинтетические материалы в управлении водными ресурсами
Геосинтетические материалы также используются для облицовки прудов для разведения креветок и рыбы на крупных аквакультурных фермах. Облицованные водоемы имеют много преимуществ по сравнению со стандартными грунтовыми или глинистыми прудами, включая пониженную проницаемость и простоту очистки и сбора урожая. Мембраны с низкой проницаемостью обеспечивают сохранение большего количества воды в прудах. Это также гарантирует, что болезням, в случае их возникновения, не будет позволено мигрировать через подпочву и загрязнять другие пруды.
Существует широкий спектр применений, в которых геосинтетические материалы успешно используются для улучшения процесса хранения и очистки воды и сточных вод. Области применения включают декоративные пруды, хранилища питьевой воды и лагуны для очистки сточных вод. Геосинтетические материалы обладают более низкой проницаемостью и, как правило, дешевле и проще в монтаже, чем альтернативные облицовки.
Геосинтетические материалы для борьбы с эрозией и отложениями
Геосинтетические материалы заменяют традиционные материалы, такие как грунт и камень, при выполнении важных инженерных функций и, таким образом, могут быть выбраны с помощью методологии “проектирование по функциям”, как предписано Кернером (2012). В то время как традиционные геосинтетические материалы выполняют более распространенные функции в грунте, такие как разделение и фильтрация, геосинтетические материалы, используемые для борьбы с эрозией и отложениями, используются на поверхности почвы. Как таковые, они выполняют следующие уникальные функции в соответствии с ASTM D5819:
Существует две категории систем борьбы с эрозией: первая называется временной или разлагаемой, а вторая — долговременной или неразлагаемой. Согласно Zoghi и др. (2000), в этих категориях существует множество типов материалов. Временные разлагаемые системы включают обычную рыхлую мульчу, а также гидравлические мульчирующие геоволокна (HMG), сетки для борьбы с эрозией (ECN), сетки открытого плетения (ECM), защитные покрытия для борьбы с эрозией (ECB) и волокнистые ровничные системы (FRS). К долговечным системам относятся обычные дерновые покрытия и riprap, а также торфяные армирующие маты (TRM), тканевые облицовки (FFR), геоячеистые системы удержания (GCS), габионы (G) и шарнирные бетонные блоки (ACB). ECN, ECMS, ECB и TRM обычно содержат геосинтетические компоненты и классифицируются как рулонные средства борьбы с эрозией, или RECP. Другие геосинтетические системы включают FFRS и GCSS.