一种土工布及应用该土工布的道路土基的制作方法

本发明属于土木建设领域，尤其涉及一种土工布及应用该土工布的道路土基。

背景技术：

含水率对于土基的力学指标影响显著，通过以往的研究成果表明：降低含水率将有效增加土体变形模量和回弹模量，从而减小道路的工后沉降。对于南方多雨地区，常出现雨水入渗土基软化土体的情况，严重的可引发众多道路病害。故需尽快将土中水分排出，从而提高土基模量，降低工后沉降，增加道面的服役寿命。对于传统的排水措施，如碎石层、土工织物等，只有在土中自由水存在水压差时才会顺着排水通道排出，而对于非饱和土或未形成水压差的饱和土，土中的水分较难排出。因此，提供一种不需存在水压差即可自动调节土基含水率的装置是目前本领域所面临的的一项技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可自动调节土基含水率的装置。

本发明的技术方案为：一种土工布，所述土工布由经线和纬线编织而成，其中：所述经线为传统聚合物扁丝，所述纬线由若干异形纤维组成。

进一步的，所述纬线由400-600根异形纤维组成，异形纤维的直径为5-15μm，所述经线宽度为0.8-1.2mm。

进一步的，所述异形纤维具有异形截面，沿异形纤维主轴伸出多个附属结构，截面呈十字形或树枝形。

进一步的，所述土工布的编织密度为经线950-1050根每米，纬线50-70根每米。

一种道路土基，包括土工布、地基和基层；所述地基位于所述道路土基的底层；所述基层填压在所述地基上方；所述土工布平铺在所述基层与所述地基之间或单独放置在所述基层中，用于吸附土基中的水分。

进一步的，所述土工布的经线顺着道路走向铺设，所述纬线沿道路的横断面铺设。

进一步的，在公路横断面方向，所述土工布的两端露出，与外界空气接触；所述土工布露出部分的纬线的吸力与位于土基内部的土工布的纬线吸力不同；露出部分土工布的含水率、位于土基内部的土工布的含水率以及土基的含水率不同，实现水分在土基、土基内部土工布以及露出部分土工布之间的转移。

进一步的，所述土工布两端的露出部分长度占土基内部土工布长度的5-15％。

进一步的，所述道路土基两端还设置有排水沟，所述土工布两端的露出部分位于所述排水沟内。

进一步的，所述土工布两端的露出部分涂覆有抗氧化层。

本发明的一种土工布及应用该土工布的道路土基，具有以下有益效果：

(1)本发明中采用异形纤维做土工布的纬线，异形纤维直径可达微米级，且截面形式为在主轴上伸出多个“树枝状”附属结构，使纬线具有较大的比表面积，可产生强毛细吸力；

(2)本发明中应用该土工布的道路土基，将纬线沿道路横断面铺设，并将土工布两端露出，使土基、土基内外的土工布具有不同的含水率，产生吸力差，使水分可在土基、土基内外土工布之间从含水率高的部分转移至含水率低的部分，实现土基中含水率的自动调节；

(3)本发明中露出在土基两端的土工布涂覆有抗氧化层，提高了土工布的质量，延长了土工布的使用寿命。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明的应用该土工布的道路土基中土工布的布置示意图；

图2为本发明的土工布中异形纤维的截面结构示意图；

1-土工布，2-经线，3-纬线，4-异形纤维，5-异形纤维附属结构，6-地基,7-基层，8-排水沟。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明的一种土工布1，如图1所示，由经线2和纬线3编织而成，其中：经线2为传统聚合物扁丝，纬线3由若干异形纤维组成。具体的，经线2可为涤纶、丙纶、乙纶、聚四氟乙烯纤维等，优选的，经线2为丙纶塑料构成的纤维；纬线3为涤纶、丙纶等纤维制成的异形纤维，优选的，纬线3为涤纶纤维。异形纤维4指的是经一定的几何形状的喷丝孔纺制的具有特殊横截面形状的化学纤维，异形纤维4中，其横截面为畸形，在主轴上伸出多个树枝形或十字形的附属结构5。因附属结构5的存在使得异形纤维4具有较大的比表面积，可产生强毛细吸力，可有效吸附砂土、粉土及黏土中的水份，即便不存在水压差的情况下，也可将土基中的水份吸出，大大提高土工布1的吸水性能，便于实现土基含水率的自动调节。

具体的，如图2所示，异形纤维4具有异形截面，沿异形纤维主轴伸出多个附属结构，截面呈十字形或树枝形。微米级的异形纤维4直径，再加上截面上朝两侧各处延伸的异形纤维附属结构5，大大提高了土工布1的吸水性能。纬线3由400-600根异形纤维组成，异形纤维的直径为5-15μm，经线2直径为0.8-1.2mm；土工布1在编织过程中，采用传统编织机正交编织而成，编织密度为经线950-1050根每米，纬线50-70根每米。其中，经线丙纶纤维的规格可为900d、1000d、1100d等，优选的，丙纶纤维的规格为1000d；纬线涤纶纤维的规格可为900d、1000d、1100d等，优选的，涤纶纤维的规格为1000d。

本发明的一种道路土基，包括土工布1、地基6和基层7；地基6位于道路土基的底层；基层7填压在地基上方；土工布1平铺在基层7与地基6之间或单独放置在基层7中，用于吸附土基中的水分。由异形纤维4作纬线编织而成的土工布，由于异形纤维4较大的比表面积和微米级的直径等特性，使土工布1具有较强的吸水效果。将该土工布1用于道路土基中，可充分利用土工布1的吸水性能调节土基内部的含水率。其中，道路土基可以为黏土、砂土、粉土土基。

具体的，土工布1的经线2顺着道路走向铺设，纬线3沿道路的横断面铺设。在公路横断面方向，土工布1的两端露出，与外界空气接触；土工布露出部分的纬线的吸力与位于土基内部的土工布的纬线吸力不同，露出部分土工布的含水率、位于土基内部的土工布的含水率以及土基的含水率不同，实现水分在土基、土基内部土工布以及露出部分土工布之间的转移。土工布1两端的露出部分长度占土基内部土工布长度的5-15％。土工布纬线3沿道路横断面铺设且在横断面方向土工布两端露出，使得任意一条纬线3均置于土基内部并在两端露出。使得土基内的水分被各条纬线吸附后，可沿纬线的走向移动，达到土基内水分调节的目的。

具体的，道路土基两端还设置有排水沟8，土工布两端的露出部分位于排水沟8内。土工布两端的露出部分涂覆有抗氧化层，更具体的，抗氧化层材料可为聚烯烃。因土工布两端裸露在空气中，易受到太阳的曝晒和雨水的侵蚀等作用，通过在露出部分涂覆抗氧化层，可提高土工布的抗腐蚀性等，延长土工布的使用寿命。

对于调节应用该土工布的道路土基的含水率的方法，主要通过土基、土基内部土工布与土基两端土工布的含水率不同实现，具体的，降低道路土基含水率的方法为：土工布两端露出部分搭于两侧排水沟中，露出部分与空气接触，其所含水分通过蒸发作用消耗掉，此时纬线两端的含水率低于土基内部的纬线的含水率，使得纬线两端吸力大于中部吸力，中部纬线中的水分可不断向两边补充；初始状态下，土基中部的纬线吸附土基中的水分达到饱和，中部纬线的含水率与土基的含水率平衡，当中部纬线中水分向两边补充时，其含水率降低，吸力增加，从而吸附土基中的水分。如此，形成了两端水分蒸发，中部水分补充，再继续吸附土基中的水分的循环作用，由此可达到降低道路土基含水率的目的。

与降低道路土基含水率的原理类似，提高道路土基含水率的方法为：将土工布的两端露出部分置于饱和水中，水份将反向移动。两端土工布通过吸附饱和水达到饱和，此时两端纬线的含水率高于中部纬线的含水率，即中部纬线的吸力大于两端纬线的吸力，中部纬线吸附两端的饱和水并达到饱和，饱和后纬线的吸力降为零，此时土基的含水率小于纬线的含水率，土基的吸力大于纬线的吸力，可将纬线中的水份吸入土基内部，达到增大土基含水率的目的。

上述内容详细描述了本发明的土工布及应用该土工布的道路土基，并介绍了利用该土工布来实现自动调节土基含水率的方法，下面将列举具体的实施例对本发明进行进一步的描述，由于实际施工后土基内部含水率难以测得，本实施例及对比例中数据均是在模拟实际施工条件下的实验室数据：

实施例一：

本实施例中，土工布经线为丙纶塑料构成的扁丝，纬线为涤纶纤维，规格均为1000d，经线宽度为1mm，纬线由480根异形纤维组成，异形纤维直径为10μm，经线与纬线通过传统编织机正交编织而成，编织密度为经向1000根每米，纬向60根每米。

将该土工布平铺在基层与地基之间，纬线沿道路的横断面铺设；在公路的横断面方向，土工布两端露出，露出部分长度占土基内部土工布长度的10％。

模拟经过暴雨浇淋后的道路再通过一周阳光照射后土基含水率的变化，通过烘干法测得土基内的含水率从32％降至29％。

实施例二：

本实施例中，土工布经线为丙纶塑料构成的扁丝，纬线为涤纶纤维，规格均为900d，经线宽度为0.8mm，纬线由400根异形纤维组成，异形纤维直径为5μm，经线与纬线通过传统编织机正交编织而成，编织密度为经向1050根每米，纬向70根每米。

将该土工布平铺在基层与地基之间，纬线沿道路的横断面铺设；在公路的横断面方向，土工布两端露出，露出部分长度占土基内部土工布长度的15％。

模拟经过多日阳光暴晒后再通过两端土工布吸收饱和水后土基含水率的变化，通过烘干法测得土基内的含水率从19％升至22％。

实施例三：

本实施例中，土工布经线为丙纶塑料构成的扁丝，纬线为涤纶纤维，规格均为1100d，经线宽度为1.2mm，纬线由600根异形纤维组成，异形纤维直径为15μm，经线与纬线通过传统编织机正交编织而成，编织密度为经向1050根每米，纬向70根每米。

将该土工布平铺在基层与地基之间，纬线沿道路的横断面铺设；在公路的横断面方向，土工布两端露出，露出部分长度占土基内部土工布长度的5％。

模拟经过雨水浇淋后的道路再经过一周阴天后土基含水率的变化，通过烘干法测得土基内的含水率从30％降至28％。

对比例：

本对比例中，土工布经线和纬线均为丙纶塑料构成的扁丝，规格为1000d，通过传统编织机正交编织而成。将该土工布平铺在基层与地基之间，在公路的横断面方向，土工布两端露出，露出部分长度占土基内部土工布长度的10％。

模拟经过暴雨浇淋后的道路再通过一周阳光照射后土基含水率的变化，通过烘干法测得土基内的含水率保持32％不变；模拟经过多日阳光暴晒后再通过两端土工布吸收饱和水后土基含水率的变化，通过烘干法测得土基内的含水率保持19％不变；模拟经过雨水浇淋后的道路再经过一周阴天后土基含水率的变化，通过烘干法测得土基内的含水率保持30％不变。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。