Иглопробивной геотекстиль — это важнейший и незаменимый материал в современной геотехнической и гражданской инженерии, однако большую часть времени он находится вне поля зрения и забыт.Рассмотрев использование такой ткани при стабилизации оползневых участков на участке живописной автомагистрали горы Уи, подверженном оползням, мы можем понять основную природу этого материала.В основу нашего обсуждения лежит определение материала и способа его изготовления, объяснение его основных характеристик (разделение, фильтрация, дренаж и защита), а также количественная оценка его влияния на успех проекта, экономию средств и обеспечение долгосрочной жизнеспособности.Исследование показало, что нетканый иглопробивной геотекстиль — это больше, чем просто кусок ткани; это умное инженерное устройство, которое может с удобством, легкостью и в течение длительного времени служить связующим звеном между двумя грунтовыми массами, которые могут стать источником проблем, что подтверждает его необходимость в суровых условиях.

1. Введение: проблема под нашими ногами

Гражданское строительство в значительной степени противопоставляется природе и технологиям человека. Нестабильность грунта, особенно в проектах строительства дорог, насыпей и склонов, является одной из наиболее частых и проблемных проблем. Горный регион Уи, объект Всемирного наследия ЮНЕСКО, известный своими потрясающими пейзажами, поставил перед инженерами задачу решить проблему критического участка шоссе, который неоднократно подвергался проседанию и обрушению склонов из-за обильных сезонных дождей и слабого, богатого глиной грунта.

С одной стороны, традиционные методы, такие как использование огромного количества дорогостоящего гранулированного наполнителя или строительство сложных подпорных стен, были бы экономически и экологически вредными. Поэтому проект требовал решения, которое:

- Не допускайте смешивания мягкого грунта с новым основанием гравийной дороги.

— Обеспечьте свободный сток воды, чтобы не накапливалось поровое давление, являющееся основной причиной оползней.

-Поддерживать массу почвы, не добавляя ей слишком большого веса.

-Ускорить работы на объекте, чтобы свести к минимуму негативное воздействие на местный туристический бизнес.

Иглопробивной геотекстильный материал стал тем материалом, использование которого позволило найти оптимальное решение.

2. Что такое иглопробивной геотекстиль? Технический анализ.

Прежде чем понять его функцию в проекте горы Уи, следует сначала узнать, что это за материал.

2.1 Определение

Геотекстиль — это проницаемый синтетический текстильный материал, обычно состоящий из полимеров, таких как полипропилен или полиэстер. Тканые материалы изготавливаются путем переплетения нитей, тогда как нетканые геотекстили создаются путем механического, термического или химического соединения волокон. Структура последних обуславливает совершенно иной набор свойств, что делает их пригодными для использования в геотехнической сфере.

2.2 Процесс производства: метод иглопробивания

Среди различных методов иглопробивание является наиболее распространенной технологией для производства прочных нетканых геотекстилей, изготовленных методом иглопробивания. Процесс выглядит следующим образом:

2.2.1 Экструзия и прядение полимеров

Гранулы полипропилена плавятся и экструдируются через очень маленькие отверстия, называемые фильерами, для получения одной длинной нити.

2.2.2 Формирование паутины

Эти длинные нити беспорядочно укладываются на конвейерную ленту, в результате чего образуется паутинообразная структура, обычно называемая «паутиной». Термин «шерсть» здесь означает случайную ориентацию материалов, что, в свою очередь, придает изотропные свойства — одинаковую прочность и производительность во всех направлениях.

2.2.3 Иглопробивание

Затем полотно обматывается машиной, оснащенной многочисленными зазубренными иглами. Эти иглы с силой пронзают геотекстильное полотно, переплетая и соединяя нити не химическим, а механическим способом. Эта операция превращает рыхлое полотно в прочное, однородное и войлокоподобное нетканое геотекстильное полотно.

2.2.4‍‌‍‍‌‍‍‍‌‌ Отделка

В некоторых случаях готовая геоткань может пройти дополнительную обработку для приобретения определенных свойств, например, УФ-стабилизацию для длительного воздействия или каландрирование (нагрев и прессование) для получения более ровной поверхности.

Нетканый геотекстиль представляет собой гибкий, пористый и очень прочный материал, способный выдерживать нагрузки при монтаже и давление грунта в течение длительного времени.

3. Функции сердцевины иглопробивного геотекстиля: многозадачность

Главным фактором успеха нетканого ландшафтного материала является его способность выполнять несколько функций одновременно. Так, в проекте на горе Уишань все четыре основные функции были одинаково важны для реализации проекта.

3.1 Разделение

Это самый базовый принцип. Слои дорожной конструкции — грунт, основание (песок/гравий) и базовый слой (щебень) — различны и, следовательно, выполняют разные функции. Повторяющиеся транспортные нагрузки (циклические напряжения) приводят к перемешиванию слоев. Гравий может вдавливаться в мягкую глину, а глина — в гравий, ослабляя оба материала и создавая однородную массу, которая в конечном итоге приводит к образованию колеи и разрушению.

- Применение проекта: Нетканое геотекстильное полотно укладывалось непосредственно на подготовленное, хотя и мягкое, глиняное основание. После этого укладывался слой уплотненного зернистого основания. Геотекстиль рядом со мной служил физическим барьером, препятствующим двустороннему смешиванию глины и гравия. Благодаря тому, что каждый слой сохранял свой собственный характер, дорожный узел мог функционировать должным образом, то есть правильно распределять нагрузки и, таким образом, избегать локальных повреждений.

3.2 Фильтрация

Вода часто является основной причиной нарушений механики грунтов. Повышение давления воды внутри грунта (порового давления) может даже привести к разжижению частиц грунта и неустойчивости склона. Фильтр должен пропускать воду, но в то же время не допускать потери частиц грунта.

- Применение в проекте: Случайная волокнистая матрица геотекстиля обуславливает наличие миллионов мельчайших пор. Специально подобранное распределение размеров пор позволяет воде легко просачиваться из почвы в дренажный слой, тем самым снижая поровое давление до безопасного уровня. В то же время, он поглощает мелкие частицы глины и, таким образом, предотвращает эрозию почвы с внутренней стороны склона. Это наиболее чистая форма фильтрующей функции, которая полностью заменяет необходимость в сложных и дорогостоящих гранулированных фильтрах.

3.3 Дренаж

Благодаря своей войлокоподобной трехмерной структуре нетканая геотекстильная мембрана имеет значительную толщину и высокую пористость. Это, в свою очередь, позволяет ей пропускать воду в пределах своей плоскости.

- Применение в проекте: На крутых склонах вдоль автомагистрали на грунт было уложено геотекстильное дренажное полотно. Вода, просачивающаяся со склона, проникала в геотекстиль и затем горизонтально отводилась по его плоскости к расположенным там дренажным отверстиям или краевым дренажам. Эта «проницаемость» являлась жизненно важным дренажным путем, который не только позволял склону высыхать, но и значительно повышал его устойчивость.

3.4 Защита

Геомембраны (непроницаемые пластиковые покрытия) в основном используются в системах изоляции, но очень легко повреждаются при проколе. Геотекстильный фильтрующий материал служит слоем, обеспечивающим как комфорт, так и защиту.

- Применение в проекте: Хотя это и не было основной функцией на данном участке дороги, нетканый материал использовался в качестве защитной подушки между мембраной и лежащим сверху гравием на других участках проекта шоссе, где дренажные канавы были выложены геомембранами, что предотвратило проколы и обеспечило долговечность покрытия.

4. Проект «Гора Уйи»: количественный анализ иглопробивного геотекстиля.

4.1 Реализация проекта

Неустойчивый участок автомагистрали был устранен следующими мерами:

4.1.1 Подготовка места

Рабочие расчистили оползневую зону и изменили форму склона, придав ему безопасный угол.

4.1.2 Установка геотекстиля

Особое высокопрочное иглопробивное геотекстильное полотно под гравием (с удельной массой 300 г/м², пределом прочности на разрыв > 12 кН/м и высокой проницаемостью) было развернуто непосредственно на уплотненном основании и вверх по недавно выровненному склону. Соседние рулоны перекрывались на определенное минимальное расстояние, чтобы исключить образование зазоров.

4.1.3 Обратная засыпка

Гранулированный дренажный слой и материалы дорожного основания укладывались непосредственно на геотекстильное ландшафтное полотно и уплотнялись с помощью стандартной техники. Высокая прочность нетканого фильтрующего полотна на проколы гарантировала отсутствие повреждений.

4.2 Результаты и влияние

Они продемонстрировали несомненный успех, подтвержденный двухлетним мониторингом после завершения строительства, включая два полных сезона дождей.

- Состояние конструкции: дальнейшего проседания или смещения склонов не наблюдалось. Дорожное покрытие было ровным и без трещин.

- Дренажные характеристики: После дождя пьезометры, установленные на склоне, показали заметное и быстрое снижение порового давления воды, что подтверждает роль геотекстиля в фильтрации и дренаже.

4.3 Экономическое воздействие:

- Экономия средств: за счет использования нетканого геотекстильного дренажного материала толщина импортного зернистого подстилающего слоя была уменьшена примерно на 30%, что в свою очередь привело к прямой экономии материальных и транспортных расходов, которая составила более 25% по сравнению с традиционным методом глубокого укрепления.

- Экономия времени: Проект был завершен на 40% раньше благодаря быстрой укладке геотекстиля и сокращению объема земляных работ и уплотнения грунта.

- Воздействие на окружающую среду: это вмешательство было менее агрессивным, требовало добычи меньшего количества природных материалов для заполнителя и предлагало долгосрочный метод стабилизации, который предотвратил будущие оползни и вызванный ими ущерб окружающей среде.

5. За пределами случая: иглопробивной геотекстиль и другие области применения

Универсальность иглопробивного геотекстиля простирается далеко за пределы дорожного строительства и укрепления склонов. Его принципы применимы повсеместно:

5.1 Полигоны для захоронения отходов

Иглопробивной геотекстильный материал может использоваться для разделения, фильтрации и защиты геомембранного слоя в системах оснований и покрытий.

5.2 Железнодорожный балласт

Введение нетканого геотекстильного фильтрующего слоя между мелкозернистым грунтом основания и крупнозернистым балластным камнем предотвращает загрязнение грунта грунтом и балластом, тем самым сохраняя траекторию пути и дренаж.

5.3 Контроль эрозии

Использование геотекстильного дренажа под каменной наброской (каменной броней) на берегах рек или прибрежных укреплениях предотвращает эрозию почвы и обеспечивает свободный сток воды.

5.4 Дренажные системы

Нетканый иглопробивной геотекстиль можно обернуть вокруг перфорированных труб или использовать в вертикальных дренажах для предотвращения заиления и облегчения сбора воды.

6.‍‌‍‍‌‍‍‍‌ Заключение

Проект живописной автомагистрали в горах Уиши наглядно демонстрирует важнейшую роль иглопробивного геотекстиля в строительстве. Исследование показало, что это не просто ткань, а сложный полимерный материал, специально разработанный для работы с грунтом, который укрепляет его естественные свойства и смягчает слабые.

Геофильтрующая ткань, изготовленная методом иглопробивания, выполняет жизненно важные взаимосвязанные функции разделения, фильтрации, дренажа и защиты, предлагая таким образом аккуратное, недорогое и долговечное решение некоторых из самых глубоких проблем гражданского строительства. При этом она экономит земляные работы, снижает затраты на техническое обслуживание, а также уменьшает ущерб окружающей среде. С наступлением эры устаревшей инфраструктуры, уязвимой для новых опасностей, связанных с изменением климата, роль таких героев, как иглопробивной геотекстиль, которые, кстати, не шумят, а, наоборот, надежны и бесшумны, станет незаменимой; они по-прежнему будут молча, но верно защищать основы нашего современного мира.

Если вам нужен надежный поставщик для инженерных задач подобного рода, The Best Project Material Co., Ltd. (BPM Geosynthetics) — хороший выбор благодаря своему качеству, опыту и экспертизе в области проектов по всему миру.