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土工布是用合成纤维纺织或经胶结、热压针刺等无纺工艺制成的土木工程用卷材,也称土工纤维或土工薄膜。土工布根据加工方法不同可以划分为机织土工布、针织土工布、非织造土工布[1]。最为常用的是非织造土工布,它是使用机械的、化学的、热力的或者其它的方法,使纤维网固结在一起而形成的纤维结构材料[2]。


    非织造土工布独特的纤维三维网络结构使其具有良好的排水性能和保沙土性能,以此代替传统的砂砾渗滤层,不仅可以节省投资而且还能缩短施工周期。土工布渗滤层设计及选用的重要依据是其透水性能和保土性能,而这两个性能的重要特征指标为其孔径。准确测定土工布的孔径有利于工程上更加合理地选用土工材料。本文结合实际工作经验,对土工布孔径测试方法归纳如下。


    1孔径参数


    孔径参数主要包括有效孔径、特征孔径、平均孔径、最大孔径、最小孔径、泡点孔径、孔径分布、孔隙率等[3]。


    1.1有效孔径(Oe)


    JTGE50—2006《公路工程土工合成材料试验规程》中的定义如下: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[4]。GB/T14799—2005《土工布及其有关产品有效孔径的测定》中定义则如下:有效孔径是能有效通过土工布的近似最大颗粒直径,例如090表示土工布中90%的孔径低于该值[5]。


    1.2等效孔径EOS(或称表观孔径AOS)


    SL/T235—1999《土工合成材料测试规程》中定义如下:以土工织物为筛布对颗粒料进行筛析,当一种颗粒料的过筛率(通过织物的颗粒料重量与颗粒料总重量之比)为5%时,则该颗粒粒径尺寸定为土工织物的等效孔径[6]。GB50290—1998《土工合成材料应用技术规范》及SL/T225—1998《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》中定义如下:土工织物的最大表观孔径[7-8]。JTJ/T019—1998《公路土工合成材料应用技术规范》中定义如下:用于表示织物型土工合成材料孔隙大小的指标。采用不同的筛余率标准,可得到不同的等效孔径值[9]。


    1.3特征孔径


    土工布的孔眼尺寸,相当于90%的土颗粒通过土工布时的最大颗粒尺寸[10]。该定义适合于土工布及其有关产品有效孔径的测定中的湿筛法。


    1.4泡点孔径


    滤布一侧的气体穿过滤布到达另一侧的水中而产生气泡,用此方法计算出滤布孔径[11]。


    1.5最大泡点孔径


    当气体穿过滤布到达水中产生第一串气泡时的泡点孔径[11]。


    1.6孔径分布


    对于给定试样,根据孔隙直径分布,计算某一孔径所对应孔隙的百分数[12],可用来表征不同孔径在整个孔径分布中所占比例。


    1.7孔隙率


    材料的孔隙体积与总体积的比值,反映土工布空隙程度的指标,它是影响土工布渗透性等水力性能的重要因素[13]。


    目前,在各标准中,关于等效孔径、特征孔径的定义基本一致,均为用颗粒的尺寸来表示孔径的尺寸。泡点孔径则需要根据测量气泡出现时的压力差来计算出的等效孔径。

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