第五节  土工合成材料

28页教材，常规年份，年均考察4-5分；

2023年检测师考察综合题（拉伸试验及计算）

本节复习建议：

考的很浅！都是原文！参数居多！策略：走马观花、划重点、不要深挖！

一、土工合成材料在公路工程中的应用与要求

1.土工合成材料分类【四大类】

2.土工合成材料在公路工程的用途

土工合成材料可应用于公路路基、挡土墙、路基防排水、路基防护、路基不均匀沉降防治、路面裂缝防治、特殊土和特殊路基处治地基处理等工程中。【稳定、防排水】

【2023师-综合】关于土工合成材料在公路工程中应用的描述正确的有（    ）。

A.土工格室可用于路基加筋

B.土工合成材料可用于路面裂缝防治

C.土工合成材料对路堤不均匀沉降有一定的减少或调节作用

D.土工合成材料应用于路堤加筋，其主要作用在于提高路堤的稳定性

【答案】ABCD

土工合成材料的常见种类及功能

3.土工合成材料的性能指标

【2024检师单选】土工合成材料主要发挥加筋和防护等作用，但土工格栅不可用于（    ）。

A.路基加筋 B.盐渍土隔离

C.路基不均匀沉降防治 D.特殊土路基处置、地基处理

【答案】B

【解析】土工格栅用于路基加筋、路基不均匀沉降防治、特殊士路基处治、地基处理等场合。玻璃纤维格可用于路面裂缝防治。

【2021助理】土工合成材料物理性能试验包括厚度试验、单位面积质量测定、幅宽测定、宽条拉伸试验等。

【答案】错误

【解析】宽条拉伸试验是力学性能试验，归类错误。

【2022检师】以下属于土工合成材料力学性能指标的有（   ）。

A.延伸率 B.渗透系数 C.梯形撕破强力 D.单位面积质量

【答案】AC

【2023师单选】（    ）试验属于土工合成材料力学特性试验。

A.单位面积质量 B.CBR顶破强力 C.几何尺寸 D.有效孔径

【答案】B

【2023师-综合】下列表征土工合成材料力学特性指标的有（   ）。

A.摩擦角 B.伸长率 C.耐水压值 D.拉伸强度

 【答案】BD

4.土工合成材料的质量要求【不重要，略】

土工合成材料排水截面最大压缩率应小于15%；

一般工程土工膜厚度应大于0.3mm、重要工程大于0.5mm；

平面土工网极限抗拉强度应大于5kN/m；

土工格栅极限抗拉强度应大于25kN/m；

土工膜袋当考虑紫外线影响时，抗老化性能检验的强度保持率应大于80%。

5.土工合成材料的性能与工程质量检验【略】

二、取样与试样准备

1.取样程序

（1）取卷装样品：所选卷装材料应无破损，卷装呈原封不动状。

（2）裁取样品：全部试验的试样应在同一样品中裁取；卷装材料的头两层不应取作样品；取样时应尽量避免污渍、折痕、孔洞或其他损伤部分，否则要加放足够数量。

（3）样品的标记：应标明下列内容：商标、生产商、供应商；型号；取样日期；要加标记表示样品的卷装长度方向。样品可以卷起，但不能折叠。

【2024助理判断】土工合成材料试验时，取样、制样的方法不同会直接影响试验的最终结果。【答案】正确

【解析】取样与试样准备的不同，直接影响检测的最终结果。统一取样和试样准备的方法，是各项试验应共同遵守的基本原则，也是减少争议的必要手段。

【2018检测师】土工合成材料试验的试样应在同一样品中截取。

【答案】√

【解析】全部试验的试样应在同一样品中裁取。

【2019助理】卷装土工合成材料的第一层不应取样做样品，其它层均可取样。

【答案】×

【解析】正确说法是头两层不应取作样品。

2.试样准备【略】

3.调湿和状态调节【多次考察】

（1）土工织物

试样应在标准大气条件下调湿24h。标准大气条件：温度20℃±2℃、相对湿度65%±5%。

（2）塑料土工合成材料

在温度23℃±2℃的环境下，进行状态调节，时间不少于4h。

（3）如果确认试样不受环境影响，则可省去调湿和状态调节的处理程序，但应在记录中注明试验时的温度和湿度。

【2023检师判断】《公路工程土工合成材料试验规程》（JTG E50-2006）中刺破强力试验规定，塑料土工合成材料应在温度23℃±2℃的环境条件下进行状态调节，时间不少于4h。

【答案】正确

【解析】（2）塑料土工合成材料：在温度23℃±2℃的环境下，进行状态调节，时间不少于4h。

【2023助理判断】土工合成材料试验中，对于需要调湿的样品，在试样准备阶段应将样品调湿后，再制成规定尺寸的试样。

【答案】正确

【2019检师判断】土工织物试样需要在标准大气条件下调湿4小时后再进行试验。

【答案】错误

【解析】土工织物试样应在标准大气条件下调湿24小时。

【2021助理判断】塑料土工合成材料进行状态调节的环境温度是23℃±2℃，时长不小于4h。

【答案】正确

【2022检师单选】塑料土工合成材料在试验前应对试样进行状态调节，其环境温度及调节时间应为（   ）。

A.20℃±2℃≥4h B.20℃±2℃≥24h C.23℃±2℃≥4h D.23℃±2℃≥24h

【答案】C

三、物理性能试验

1.单位面积质量测定

本方法适用于土工织物、土工格栅，其他类型的土工合成材料可参照执行。

（1）仪器设备及材料

剪刀或切刀；称量天平（感量为0.01g）；钢尺（刻度至毫米，精度为0.5mm）。

（2）试验步骤

①试验准备：对于土工织物，用切刀或剪刀裁取面积为10000mm²的试样10块，剪裁和测量精度为1mm；对于土工格栅、土工网这类孔径较大的材料，试样尺寸应能代表该种材料的全部结构。

②称量：将裁剪好的试样按编号顺序逐一在天平上称量，读数精确到0.01g。

（2）试验步骤

①试样制备：裁取有代表性的试样10块，试样尺寸应不小于基准板的面积。

②测定2kPa压力下的常规厚度

擦净基准板和5N的压块，压块放在基准板上，调整百分表零点。提起5N的压块，将试样自然平放在基准板与压块之间，轻轻放下压块，使试样受到的压为2kPa±0.01kPa，放下测量装置的百分表触头，接触后开始记时，30s时读数，精确至0.01mm。

重复上述步骤，完成10块试样的测试。

（3）试验结果

计算在同一压力下所测定的10块试样厚度的算术平均值，准确至0.01mm。

2）土工膜厚度测定

本方法规定了用机械测量法测定土工薄膜，薄片厚度的试验方法。本方法适用于没有压花和波纹的土工薄膜，薄片。

（1）仪器设备及材料

①基准板：表面应平整光滑，并有足够的面积。

②千分表：最小分度值 0.001 mm。

（2）试验步骤【略】

（3）试验结果

试样的平均厚度和厚度的最大值，最小值表示，准确至0.001mm。

【2024检师单选】无压花和波纹的土工薄膜，其厚度测定试验结果以（    ）。

A.试样厚度的中值表示

B.试样厚度的平均值表示

C.试样厚度的最小值表示

D.试样的平均厚度和厚度的最大值、最小值综合表示

【答案】D

【解析】试验结果以试样的平均厚度和厚度的最大值、最小值表示，准确至0.001mm。

【2024检师判断】土工织物厚度测定试验中，对于需要调湿的样品，试样的准备阶段需将样品调湿后，裁取有代表性的试样5块，试样尺寸应不小于基准板的面积。

【答案】错误

【解析】裁取有代表性的试样10块，试样尺寸应不小于基准板的面积。

3.土工格栅、土工网网孔尺寸测定

本方法适用于各类孔径较大的土工格栅、土工网，其他相同类型的土工合成材料可参照执行。

土工格栅、土工网等大孔径的土工合成材料，其网孔尺寸是通过换算折合成与其面积相当的圆形孔的孔径来表示的，称为当量孔径。

【21检测师判断】《公路工程土工合成材料试验规程》（JTG E50-2006）中土工格栅的网孔尺寸测定适合用当量孔径来表示，复合土工织物适合用有效孔径来表示。

【答案】正确

（1）仪器设备及材料：游标卡尺

（2）试验步骤

①试样制备：每块试样应至少包括10个完整的有代表性的网孔。

②测试方法：规则网孔，边数为偶数多边形时，测量相互平行的两边之间的距离；当网孔为三角形或奇数多边形时测量顶点与对边的垂直距离。同一测点平行测定两次，两次测定误差应小于5% ，取均值；每个网孔至少测3个测点，读数精确到0.1mm，取均值。

（3）结果计算

计算10个网孔当量孔径的平均值，精确到1mm。

【2023助理单选】试验人员依据《公路工程土工合成材料试验规程》（JTGE50-2006）开展土工格栅网孔尺寸测定，准备了四块试样，每块试样应至少包括（    ）个完整的有代表性的网孔。

A.3 B.5 C.9 D.10

【答案】D

【解析】（2）试验步骤

①试样制备：每块试样应至少包括10个完整的有代表性的网孔。

三、力学性能试验

1.宽条拉伸试验

测试指标：拉伸强度、最大负荷下伸长率；

适用范围：土工织物及复合土工织物，土工格栅。

（1）仪器及材料

①拉伸试验机

②夹具

③伸长计：精度不超过±1mm；

④蒸馏水；

⑤非离子润湿剂；

（2）试样制备

①试样数量：纵向和横向各剪取至少5块试样；

②试样尺寸：

无纺类土工织物——宽200mm±1mm；

机织类土工织物——宽200mm±1mm；

土工格栅——每个试样至少200mm宽；

③试样调湿和状态调节【略】

（3）试验步骤

①拉伸试验机的设定

土工织物，试验前将两夹具间的隔距调至100mm±3mm；土工格栅按上述“试样尺寸”的有关规定进行。选择试验机的负荷量程，使断裂强力在满量程负荷的30%~90%之间。设定试验机的拉伸速度，使试样的拉伸速率为名义夹持长度的；

②试样夹持；

③试样预张：预张力相当于最大负荷的1%→夹持长度增加；

④使用伸长计时，试样上设定标记点相距60mm；

⑤测定拉伸性能，记录下最大负荷，精确到满量程的0.2%；如试样在距钳口5mm范围内断裂，结果应予剔除；纵横向每个方向至少试验5块有效试样；

⑥测定特定伸长率下的拉伸力：精确到满量程的0.2%。

3.条带拉伸试验

本方法规定了单筋，单条试样测定土工合成材料拉伸性能的试验方法。本方法适用于各类土工格栅、土工加筋带。

（1）仪器设备及材料同“宽条拉伸试验”规定。

（2）试样制备

①试样数量：土工格栅纵向和横向各裁取至少5根单筋试样、土工加筋带裁取至少5条试样。

②试样尺寸【略】

（3）试验步骤（同宽条拉伸试验）

（4）结果计算【略】

归纳：三种拉伸试验的共同点：

试样块数：5块以上

夹具加持长度：100mm

伸长计：60mm

断裂强力：满量程的30%-90%之间

4.梯形撕破强力试验

梯形撕破强力是指土工合成材料受荷载作用直至撕裂破坏时的极限破坏应力，反映了土工合成材料抵抗破损裂口扩大能力的重要力学指标。常采用梯形试样进行试验操作。

适用范围：土工织物。

（1）仪器设备及材料

（2）试样制备

纵向和横向各取10块试样。

（3）试验步骤

①调整拉伸试验机卡具的初始距离为25mm，设定满量程范围，使试样最大撕破负荷在满量程负荷的30%~90%范围之间，并设定拉伸速率为100mm/min±5mm/min。

②将试样放入卡具内，使夹持线与夹钳钳口线相平齐，然后旋紧上、下夹钳螺栓，同时要注意试样在上、下夹钳中间的对称位置，使梯形试样的短边保持垂直状态。

③开动拉伸试验机，直至试样完全撕破断开，记录最大撕破强力值，以N为单位。

④如试样从夹钳中滑出或不在切口延长线处撕破断裂，则应剔除此次试验数值，并在原样品上再裁取试样，补足试验次数。

（4）试样结果

分别计算纵、横向撕破强力的平均值和变异系数。

纵、横向撕破强力以各自10次试验的算术平均值表示，以N为单位。

【2018检测师判断】土工织物梯形撕裂强度试验中，拉伸速率为50mm/min。

【答案】×

【解析】设定拉伸速率为100mm∕min±5mm/min。

【2019检测师】土工织物梯形撕裂强度试验中，拉伸速率为50mm/min。

【答案】×

【解析】设定拉伸速率为100mm/min±5mm/min。

【2019助理】土工织物梯形撕破强力试验的拉伸速度为60mm/min±5mm/min。

【答案】×

【解析】正确说法是100mm/min±5mm/min。

【2020师单选】以下关于土工织物梯形撕破强力试验描述不正确的是（    ）。

A.调整拉伸试验机具，设定满量程范围。使试样最大撕破负荷在满量程负荷的30%~90%范围内

B.将试样放入卡具内。使夹持线与夹钳钳口线相平齐，然后旋紧上、下夹钳螺栓，注意试样在上、下夹钳中间的对称位置

C.开动拉伸试验机，直至试样完全撕破断开，记录最大撕破强力值作为试验结果

D.如试样从夹钳中滑出或不在切口延长线处撕破断裂，则应剔除此次试验数值，取其余样品试验结果的算数平均值作为土工织物的撕破强力

【答案】D

【解析】剔除数据，补足试验次数。

【2020师单选】土工织物刺破强力试验时试验机的加载速率要求为（    ）。

A. 100mm/min±10mm/min B. 200mm/min± 10mm/min

C. 300mm/min±10mm/min D. 40mm/min±10mm/min

【答案】C

【2021检师判断】土工合成材料CBR顶破强力和刺破强力试验的原理方法类似，顶压速率相同，但顶杆直径、试样面积不同。

【答案】错误

【解析】两种试验顶压速率不同。顶破强力试验压杆下降速度60mm±5mm/min；刺破强力试验加载速度是300mm±10mm/min。

【2023助理】CBR顶破强力和刺破强力试验的顶压速率相同，顶杆直径、试样面积不同，原理方法类似。

【答案】错误

7.直剪摩擦特性试验（试验关键点）

1.有接触面积不变和接触面积递减（标准）两种直剪仪。

2.对试样施加50kPa的法向压力；

3.施加水平荷载，使上下剪切盒之间作速率为1mm/min±0.2mm/min的相对位移。

4.接触面积递减直剪仪，试样接触面积为变值，计算采用与最大剪切力出现时相对应的实际接触面积值。                                                 

5.最大剪应力的确定方法：

①有峰值取峰值；②无峰值取位移量为剪切面积长度10%时的剪应力作为最大剪应力。

8.拉拔摩擦特性试验（试验关键点）

1.试件制备：不少于5块；

2.要求在4级不同垂直荷载作用下进行试验；

3.拉拔速率：

一般采用0.2-3mm/min；

砂性土可采用0.52mm/min；

3.试验结束的标准：

①如果水平荷载出现峰值，或试验进行至获得稳定值。

②如不出现峰值或试样被拉断，说明试样埋在土内长度超过拔出长度，应缩短埋在土内的长度重新试验。

【2024检师判断】土工合成材料的拉拔摩擦特性试验规定了土工合成材料与周围土体拉拔摩擦阻力的试验方法，该方法适用于所有的土工合成材料。

【答案】正确

【解析】拉拔摩擦特性试验规定了测定土内土工合成材料与周围土体拉拔摩擦阳力的试验方法。本方法适用于所有的土工合成材料。

【2022检师】土工合成材料拉拔摩擦特性试验时，试验结束的条件是水平荷载必须出现峰值。

【答案】错误

【解析】（7）试验进行到下列情况时方可结束：

①如果水平荷载出现峰值，或试验进行至获得稳定值。

②如果不出现峰值或试样被拉断，表明试样埋在士内的长度超过拔出长度应缩短埋在土内的长度并重新试验。

五、水力性能测试

【2024检师多选】（    ）属于土工合成材料水力性能指标。

A.蠕变 B.导水率 C.梯度比 D.透水率

【答案】B、C、D

【解析】蠕变属于耐久性能指标。其他导水率、梯度比、透水率属于水力性能指标。

1.垂直渗透性能测试（恒水头法）

土工织物用作反滤材料时，流水的方向垂直于土工织物的平面，此时要求土工织物既能阻止土颗粒随水流失，又要求它具有一定的透水性。本方法规定了土工织物及复合土工织物在系列恒定水头下垂直渗透性能的试验方法。

1）仪器设备及材料

恒水头渗透仪：仪器能设定的最大水头差应不小于70mm，有达到250mm恒定水头的能力；

2）试样制备：

（1）数量和尺寸：不少于5块，尺寸与试验仪器相适应。

（2）试样要求：试样应清洁，表面无污物，无可见损坏或折痕，不得折叠，并应放置于平处，上面不得施加任何荷载。

【2021检师多选】《公路工程土工合成材料试验规程》（JTG E50-2006）恒水头法重直渗透系数试验中，对试样要求描述正确的有（  ）。

A.试样清洁，表面无污染 B.试样无可见损坏或折痕，不得折叠

C.试样平面放置，上面不得施加任何荷载 D.试样数量不少于3块

【答案】ABC

【解析】JTGE50-2006P58：试样要求：试样应清洁，表面无污物，无可见损坏或折痕，不得折叠，并应放置于平处，上面不得施加任何荷载。不少于5块，尺寸与试验仪器相适应。

3）试验步骤

关键点：

浸泡时间至少12h并赶走气泡；

向渗透仪注水，达到50mm水头差后停止；

水头平衡后调整水头差到70mm±5mm；

水头至少稳定30s后再记录渗透水量（收集至少1000ml，时间至少30s）。

分别以最大水头差的0.8，0.6，0.4，0.2倍重复上述步骤。

【图解求50mm水头差对应流速】

4）结果计算

1.流速指数

2.垂直渗透系数

3.透水率（20℃时）

2.耐静水压试验

土工合成材料中的土工膜和复合土工膜，防渗性能是其重要的特征指标之一，在工程实际应用中对工程寿命有重要的影响。

本方法规定了土工合成材料防渗性能——耐静水压性能的试验方法。本方法适用于土工膜和复合土工膜。

【2023助理多选】土工合成材料中的（），防渗性能是其重要特征，对工程寿命有重要影响。

A.土工膜 B.土工格栅 C.土工格室 D.复合土工膜

【答案】AD

试验关键点：    试样数量：3块；

加压方法：调节至0.1MPa，保持1h，看有无水渗出；若无水渗出，则以0.1MPa的级差逐级加压，每级均保持至少1h；直至有水渗出，则记录前一级的压力为该试样的耐静水压，精确至0.1MPa。

其他：如只需判断试样是否达到某一规定的耐静水压值，则可直接加压到此压力值并保持至少1h，如没有水渗出，则判定其符合要求。

试验结果：以3个试样测得耐静水压值中的最低值作为该样品的耐静水压值。

【2024助理单选】1.某试验检测人员对复合土工膜开展耐静水压试验，3个试样的试验结果分别为1.36MPa、1.53MPa、1.64MPa，该复合土工膜的耐静水压值为（  ）。

A.1.36MPa B.1.51MPa C.1.53MPa D.1.64MPa

【答案】A

3.有效孔径试验

【21检测师】《公路工程土工合成材料试验规程》（JTG E50-2006）中土工格栅的网孔尺寸测定适合用当量孔径来表示，复合土工织物适合用有效孔径来表示。

【答案】正确

孔径反映土工织物的过滤性能，既可评价土工织物阻止土颗粒通过的能力，又反映土工织物的透水性。表征土工织物孔径特征的指标是有效孔径，有效孔径是能有效通过土工织物的近似最大颗粒直径，例如O₉₀表示土工织物中90%的孔径低于该值。

本方法规定了用干筛法测定土工织物孔径的试验方法。本方法适用于土工织物和复合土工织物。

1）仪器设备及材料

（1）筛子：直径200mm；（2）标准筛振筛机（3）标准颗粒材料（4）天平：称量200g，感量0.01g；

2）试样制备

（1）试样数量及尺寸（剪取5×n块试样，n为选取粒径的组数；试样直径应大于筛子直径。

（2）试样调湿：当试样在间隔至少2h的连续称重中质量变化不超过试样质量的0.25%时，可认为试样已经调湿。

3）试验步骤

（1）试验前应将标准颗粒材料与试样同时放在标准大气条件下进行调湿平衡。

（2）将同组5块试样平整、无褶皱地放入能支撑试样而不致下凹的支撑筛网上。从较细粒径规格的标准颗粒中称50g，均匀地撒在土工织物表面上。

（3）将筛框、试样和接收盘夹紧在振筛机上，开动振筛机，摇筛试样10min。

（4）关机后，称量通过试样进入接收盘的标准颗粒材料质量，精确至0.01g。

【颗粒由细到粗进行过筛】

（5）更换新的一组试样，用下一较粗规格粒径的标准颗粒材料重复（2）～（4）步骤，直至取得不少于三组连续分级标准颗粒材料的过筛率，并有一组的过筛率达到或低于5%。

4）结果计算【略】

（2）以每组标准颗粒材料粒径的下限值作为横坐标（对数坐标），相应的平均过筛率作为纵坐标，描点绘制过筛率与粒径的分布曲线。找出曲线上纵坐标10%所对应的横坐标值，即为有效孔径090；找出曲线上纵坐标5%所对应的横坐标值，即为有效孔径095 ，读取两位有效数字。

【2024检师判断】土工织物孔径可用于评价土工织物阻止土颗粒通过的能力，且反映土工织物的透水性，但不能反映土工织物的过滤性能。

【答案】错误