土木工程應(yīng)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(qiáng)或保護(hù)土體的作用。《土工合成材料應(yīng)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(fù)合材料等類型。
土工合成材料在土工程中的應(yīng)用，主要有反濾、排水、隔離、防滲、防護(hù)和加筋等多種作用。但必須指出，在工程實(shí)際應(yīng)用中是幾種應(yīng)用的組合，有的是主要的，有的是次要的。例如，對(duì)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(hù)土的抗?jié)B強(qiáng)度。對(duì)這方面國(guó)內(nèi)外都進(jìn)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(xì)顆粒逐漸向?yàn)V層移動(dòng)，同時(shí)還有部分細(xì)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(gè)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(gè)完整的反濾系統(tǒng)。將土工合成材料鋪放在上游面快事護(hù)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(rùn)線，提高下游壩體的穩(wěn)定性，滲流水沿土工合成材料進(jìn)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?fù)凉ず铣刹牧虾蜕暗臐B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(dāng)土工合成材料和砂具有相同的反濾特征時(shí)，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?yàn)橥凉ず铣刹牧系慕Y(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?jī)H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(shí)，一般路基和路床順次施工，運(yùn)營(yíng)時(shí)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(jì)的強(qiáng)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(huì)引起翻漿冒泥，最后使路基和路床的設(shè)計(jì)厚度減小，導(dǎo)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(hù)費(fèi)用。土工合成材料也可用于材料的儲(chǔ)存和堆放，避免材料的損失和劣化，對(duì)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(yīng)大于所隔離土的滲透性，在承受動(dòng)載作用時(shí)，土工合成材料還應(yīng)有足夠的耐磨性，當(dāng)被隔離材料或土層間無水流作用時(shí)，也可用不透水的土工膜。
四、防滲作用
土工膜和復(fù)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(hù)環(huán)境?？捎糜谕潦瘔魏蛶?kù)區(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(hù)作用
土工合成材料對(duì)土體或水面可起防護(hù)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(dāng)土工織物或土工隔柵埋設(shè)在土體內(nèi)適當(dāng)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(qiáng)度和穩(wěn)定性，其應(yīng)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(dòng)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(qiáng)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(huì)產(chǎn)生蠕變，對(duì)鋪設(shè)土周圍的地基土?xí)饌?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(shí)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(shí)，對(duì)臨時(shí)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(shí)也可防止日光紫外線的照射對(duì)土工合成材料的強(qiáng)度損傷。對(duì)于長(zhǎng)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
