Что такое геотекстильный нетканый материал?

Нетканый геотекстиль – важнейший, но часто упускаемый из виду фактор в передовых геотехнических и гражданских разработках. На примере реального применения – стабилизации склонного к оползням участка живописной автомагистрали в горах Уиши – мы рассмотрим важнейшие свойства этого материала. Мы опишем его состав и технологию производства, объясним его основные характеристики (разделение, фильтрация, дренаж и защита), а также количественно проанализируем его влияние на успешность проекта, экономическую эффективность и долгосрочную устойчивость. В исследовании сделан вывод о том, что нетканый геотекстиль – это не просто кусок материала, а передовое инженерное решение, обеспечивающее прочный, водопроницаемый и надежный интерфейс внутри грунтовых структур, что крайне важно в сложных условиях.

1. Введение: проблема под нашими ногами

Гражданское строительство – это постоянная борьба с силами природы. Одной из самых частых и сложных проблем является неустойчивость грунта, особенно при строительстве улиц, насыпей и склонов. Горный регион Уи, объект Всемирного наследия ЮНЕСКО, известный своими впечатляющими ландшафтами, столкнулся со смелым вызовом: важный участок автомагистрали в прошлом неоднократно подвергался проседаниям и разрушению склонов из-за обильных сезонных осадков и слабой, богатой глиной подпочвы.

Традиционные методы, такие как импорт значительных объёмов дорогостоящего гранулированного наполнителя или возведение сложных изоляционных стен, оказались экономически и экологически неэффективными. Задача требовала решения, которое:

· Не допускать смешивания слабого подпочвенного слоя с основанием новой гравийной дорожки.

· Дайте воде свободно стечь, чтобы остановить нарастание напряжения в порах, что является важной причиной оползней.

· Укрепить массив грунта, исключая возможность его чрезмерного веса.

· Ускорить сроки строительства, чтобы не создавать помех туризму.

Раньше инженерным решением было использование геотекстильного нетканого материала.

2. Что такое геотекстильный нетканый материал? Технический анализ

Чтобы понять ее функцию в проекте горы Уи, нужно сначала понять, что это за ткань.

2.1 Определение геотекстильного нетканого материала

Геотекстильное полотно – это проницаемый искусственный материал, обычно изготавливаемый из полимеров, таких как полипропилен или полиэстер. В отличие от тканых материалов, которые изготавливаются путём переплетения нитей, нетканый геотекстиль изготавливается путём скрепления волокон механическим, термическим или химическим способом. Такая структура обеспечивает ему особые свойства, идеально подходящие для геотехнических применений.

2.2 Процесс производства: метод иглопробивания

Наиболее распространённым методом производства высокопрочного нетканого геотекстиля является иглопробивной метод. Технология работает следующим образом:

- Экструзия и прядение полимеров: гранулы полипропилена плавятся и экструдируются через большие фильеры для создания непрерывных нитей.

- Формирование паутины: эти бесчисленные нити хаотично укладываются на конвейерную ленту, образуя рыхлую, похожую на паутину структуру, называемую «паутиной». Эта случайная ориентация имеет основополагающее значение, поскольку обеспечивает изотропные свойства — одинаковую прочность и общие эксплуатационные характеристики во всех направлениях.

- Иглопробивание: сетка подается через ноутбук, оснащенный множеством зазубренных игл. Эти иглы постоянно прокалывают сетку, перепутывая и равномерно сцепляя нити. Эта система превращает свободный интернет в прочную, целостную, похожую на войлок геотекстильную мембрану.

- Отделка: готовый материал может быть подвергнут специальной обработке, например, УФ-стабилизации для долговременного воздействия или каландрированию (нагреву и прессованию) для получения более гладкой поверхности.

Конечным результатом является гибкая, пористая и чрезвычайно долговечная нетканая геотекстильная ткань, которая может выдерживать нагрузки и долговременные нагрузки на пол.

3. Основные функции геотекстильного нетканого материала: многозадачность

Успех геотекстильного материала заключается в его способности выполнять несколько функций одновременно. В проекте на горе Уи решающее значение имели все четыре основные функции.

3.1 Разделение геотекстильного нетканого материала

Это его важнейшая роль. В дорожной конструкции отдельные слои — подпочва, подстилающий слой (песчано-гравийная смесь) и основание (щебень) — выполняют важнейшие функции. Под действием циклических нагрузок от посетителей эти слои имеют тенденцию к перемешиванию. Гравий может вдавливаться в гладкую глину, а глина — вдавливаться в гравий, образуя ослабленную, однородную массу, что приводит к образованию колей и разрушению.

- Применение в проекте: Нетканый геотекстиль сразу укладывался на подготовленное, но мягкое глиняное основание. Затем сверху укладывался слой уплотнённого зернистого подстилающего слоя. Нетканый геотекстиль служил физическим барьером, предотвращая смешивание глины и гравия. Сохраняя целостность каждого слоя, съезд должен был функционировать по назначению, эффективно распределяя массу и предотвращая локальные разрушения.

3.2 Фильтрация

В механике грунтов вода часто является важнейшим фактором разрушения. Нарастание давления воды в грунте (поровое давление) может привести к разжижению частиц грунта и вызвать неустойчивость склона. Фильтр должен пропускать воду, предотвращая при этом потерю частиц грунта.

- Применение в проекте: матрица из случайных волокон нетканого ландшафтного полотна создает тысячи и тысячи крошечных пор. Тщательно спроектированное распределение пор позволяет воде свободно проникать из почвы в дренажный слой, тем самым снижая небезопасное давление поровой воды. Одновременно он улавливает достаточные частицы глины, останавливая эрозию почвы изнутри склона. Это базовая функция фильтра, позволяющая отказаться от сложных и дорогих ступенчатых гранулированных фильтров.

3.3 Дренаж

Благодаря своей войлочной, трёхмерной структуре, нетканая геотекстильная мембрана обладает большой толщиной и пористостью. Это позволяет ей транспортировать воду внутри своей плоскости.

- Применение проекта: На крутых склонах вдоль шоссе геотекстиль был уложен вплотную к поверхности грунта. Вода, просачивающаяся со склона, проникала в геотекстиль и отводилась вдоль его поверхности в специальные дренажные отверстия или локальные дренажные системы. Эта «проницаемость» обеспечивала идеальный дренажный путь, осушая склон и значительно повышая его устойчивость.

3.4 Защита

Геомембраны (непроницаемые пластиковые покрытия) часто используются для защиты от разливов, однако они довольно склонны к проколам. Нетканый геотекстиль выполняет функцию амортизирующего или защитного слоя.

- Применение проекта: Хотя в настоящее время это не является основной особенностью этого уникального участка проспекта, в различных компонентах проекта платной дороги, включающих дренажные канавы, облицованные геомембранами, геотекстильная дренажная ткань использовалась в качестве защитной подушки между мембраной и лежащим сверху гравием, предотвращая проколы и обеспечивая долгосрочную целостность подкладки из геотекстильной фильтрующей ткани.

4. Проект горы Уи: количественный анализ

4.1 Реализация проекта

Реабилитация нестабильной зоны платной дороги включала следующие шаги:

- Подготовка места:Обрушившийся участок был раскопан, а склон восстановлен до постоянного угла.

- Установка геотекстиля:Рулоны специального высокопрочного иглопробивного нетканого геотекстиля (с удельной плотностью 300 г/м², прочностью на разрыв более 12 кН/м и высокой проницаемостью) были сразу же раскатаны на уплотнённом основании и на новом спланированном откосе. Соседние рулоны были уложены внахлёст с соблюдением минимального расстояния для обеспечения непрерывности.

- Обратная засыпка:Гранулированный дренажный слой и подложка для дорожного полотна были размещены поверх геотекстильного дренажа и уплотнены с помощью современного оборудования. Высокая прочность ткани на прокол гарантировала её сохранность в процессе укладки.

4.2 Результаты и влияние

Мониторинг после завершения строительства в течение двух лет, охвативший два полных сезона дождей, подтвердил однозначный успех.

- Структурные характеристики:Кроме того, ни разу не было обнаружено проседаний или наклонных движений. Пол проспекта остался ровным и без трещин.

- Эффективность дренажа:Пьезометры, установленные внутри склона, подтвердили значительное и быстрое падение давления поровой воды после выпадения осадков, что подтверждает прекрасные фильтрационные и дренажные характеристики геотекстильного фильтрующего полотна.

- Экономия средств:Использование геотекстильного полотна уменьшило требуемую толщину импортного зернистого подоснования примерно на 30%, что привело к прямой экономии на стоимости полотна и транспортировки более чем на 25% по сравнению с обычным методом глубокого укрепления.

- Эффективность времени:Раньше строительство выполнялось на 40% быстрее, поскольку геотканевый материал можно было быстро развернуть, а также сокращался объем земляных работ и уплотнения.

- Воздействие на окружающую среду:Когда-то решение было гораздо менее инвазивным, требовало гораздо меньше добычи растительного сырья для заполнителя и обеспечивало долгосрочное решение по стабилизации, которое позволяло избежать будущих оползней и связанного с ними ущерба окружающей среде.

5. За пределами случая: другие приложения

Универсальность нетканого геотекстильного материала выходит далеко за рамки строительства дорог и укрепления склонов. Его стандарты универсальны:

5.1 Геотекстильное нетканое полотно для свалок

Используется для разделения, фильтрации и обеспечения безопасности геомембранных покрытий в системах фундаментов и водосборников, обеспечивая долгосрочную устойчивость и предотвращая проникновение фильтрата в окружающую почву.

5.2 Геотекстильное нетканое полотно для железнодорожного балласта

Предотвращает загрязнение крупного щебня грунтами земляного полотна, сохраняя ровность, устойчивость и высококачественный дренаж в течение долгого времени.

5.3 Геотекстильное нетканое полотно для борьбы с эрозией

Размещается под каменной наброской (каменной броней) на берегах рек или в прибрежных защитных сооружениях для предотвращения эрозии почвы, позволяя при этом контролируемой воде течь по течению и защищая нижележащую структуру почвы.

5.4 Геотекстильное нетканое полотно для дренажных систем

Обернутые вокруг перфорированных труб или используемые в вертикальных дренажах, они предотвращают заиливание, повышают эффективность сбора воды и обеспечивают постоянную производительность дренажа.

Заключение

Проект живописной автомагистрали в горах Уи является убедительным свидетельством инженерной ценности геотекстильного полотна под гравием. Этот случай показал, что это далеко не просто ткань; это высокопроизводительное полимерное полотно, разработанное для взаимодействия с грунтом таким образом, чтобы улучшать его растительные свойства и смягчать его недостатки.

Выполняя важнейшие взаимосвязанные функции разделения, фильтрации, дренажа и защиты, он представляет собой элегантный, экономичный и долговечный ответ на некоторые из самых насущных задач гражданского строительства. Он продлевает срок службы инфраструктуры, снижает расходы на обслуживание и минимизирует воздействие на окружающую среду. По мере того, как наша инфраструктура продолжает стареть и сталкивается с новыми вызовами, связанными с местными погодными изменениями, роль таких незаметных героев, как геотекстильное нетканое полотно, станет ещё более важной, тихо и надёжно защищая основы нашего современного мира.

Выберите лучший проектный материал Co., Ltd.（BPM Geosynthetics) для высококачественного геотекстильного нетканого материала, подкрепленного профессиональным опытом и надежными мировыми поставками.