土工合成材料兴起于20世纪50年代，近几十年来随着化工产业技术的进步及岩土工程技术的发展而成为岩土工程领域的奇葩，引起了岩土工程领域的一场革命。

　　1、土工合成材料的应用历史及分类

　　1.1土工合成材料的发展历史

　　土工合成材料是以合成纤维、塑料、合成橡胶等高分子聚合物为原料制成的新型材料。目前在道路工程中已被广泛地应用于软土地基处理中。

　　土工合成材料是工业发展的产物，应用于土建工程则是20世纪50年代才开始的。首先是将塑料薄膜作为防渗材料应用于水利工程。到50年代末，土工合成材料开始应用于海岸护坡工程。70年代末，随着无纺织物的推广，土工合成材料才以很快的速度发展起来，从而在岩土工程学科中形成一个重要的分支。1977年在法国巴黎举行的第一次国际土工合成材料会议上，J.P.Giroud把它命名为“土工合成材料”（Geotextile），并于1986年在维也纳召开的第三届国际土工合成材料会议上将它称之为“岩土工程的一场革命”。

　　我国从60年代中期到70年代末，开始将有纺织物应用于河道、涵闸工程及用于防治路基翻浆冒泥等，属于初期创始阶段；80年代初至80年代中期，土工合成材料逐渐在我国的水利、铁路、公路、军工、港口、建筑、矿冶和电力等领域逐渐推广应用，为中期发展阶段；90年代以后，特别是1998年洪水以后，土工合成材料在国家相关部门的直接关注下上了一个新台阶，土工合成材料生产企业大规模出现，各种行业标准和国标相继出台，使得土工合成材料的应用有规可循，进入了土工合成材料的逐步成熟阶段。

　　1.2土工合成材料原料及分类

　　土工合成材料由合成纤维制成，合成纤维是以煤、石油、天然气等作为原料，经过化学加工而成为高分子聚合物，再经机械加工制成纤维、条带、网格、薄膜等。

　　2、土工合成材料的特性

　　土工合成材料的突出优点是：重量轻；整体连续性好，如有需要，长度上可制成数百米到上千米；施工方便、抗拉强度高、耐腐蚀性和抗微生物侵蚀性好。

　　缺点是未经特殊处理则抗紫外线能力低，阳光紫外线直接照射容易老化，但若不直接暴露，抗老化及耐候性能仍然较高。

　　土工合成材料产品性能指标包括以下几个方面。

　　2.1产品形态及物理性质

　　土工合成材料产品因制造方法和用途不一，宽度和重量规格变化较大，宽度可加工1m~20m，质量一般为50~1200g/m2，应用于软土地基处理中一般为数百克。开孔尺寸（等效孔径）无纺型土工织物为0.05~0.5mm，编织型土工织物为0.1~1.0mm，土工垫5~10cm，土工网及土工格栅5~100mm.

　　2.2力学性质

　　表征力学性质的主要指标有抗拉强度、断裂时延伸率、撕裂强度、穿透强度、握持抗拉强度、顶破强度、疲劳强度、徐变性、聚合物与土体间摩擦系数等。对于抗拉强度大部分常用的无纺型土工织物为10~30kN/m.高强度的为30~100kN/m.最常用的编织型土工织物为20~50kN/m，高强度的为50~100kN/m.个别的编织土工织物可达到100~1000kN/m.

　　2.3渗透性

　　渗透性是土工合成材料的重要水力学特征之一，可分为垂直于材料平面的渗透性和平行于材料平面的渗透性，其指标大小以渗透系数表示。编织型土工织物渗透系数一般为8×10-4~5×10-1cm/s，无纺型土工织物渗透系数一般为4×10-3~5×10-1cm/s，土工膜渗透系数为3×10-10~5×10-11cm/s.

　　3、土工合成材料的作用原理及应用

　　根据土工合成材料的自身特点，其在岩土工程中的主要作用有：反滤、排水、隔离、加固强化以及防护等，本文有选择地对其三个应用进行论述。

　　3.1反滤及排水作用

　　部分土工织物在单向渗流的作用下，在紧贴土工织物土体中，发生细颗粒逐渐向滤层移动，同时还有部分颗粒通过土工织物表面被渗流带走，遗留下较粗的颗粒。从而与滤层相邻一定厚度的土层逐渐自然形成一个过滤带和一个骨架网，阻止土粒的继续流失，最后趋于稳定平衡，亦即土工织物与其相邻接触部分土层共同形成一个完整的过滤系统。

　　利用土工织物的反滤特性，工程中为保证构造物在有渗流的情况下的稳固，防止流土、管涌和堵塞的发生，可选用适当规格的土工织物铺设在被保护土层位置，起到与砂砾反滤层同样的效果。目前新型土工织物还具有良好的三维透水性，利用这种特殊性不但可以起到反滤作用，还能使水经过土工织物的平面迅速沿水平方向排走，构成水平排水层，且不会堵塞。还可与其它排水材料（如粗粒料、带孔排水管、塑料排水板等）共同构成更为高效的排水系统。

　　使用土工织物充当反滤层的有利点在于土工织物的孔隙率比砂高得多，同时合成纤维的密度比砂低得多，一般仅为砂的1/10，在反滤特征相同的情况下，所需砂砾反滤层的质量是土工织物的10倍，而所需厚度是土工织物的100~1000倍，总重量可相差1000~10000倍。

　　工程应用场合包括用土工织物包裹碎石构成暗沟或渗沟、用土工织物作为浸水坡面防护中防护结构下的反滤层、支挡构造物排水孔后的反滤（土工织物）、软基处理地表排水垫层（土工织物）等。

　　3.2隔离作用

　　由于土工织物具有抗拉、抗顶穿、抗撕裂、耐酸碱性、耐生物侵蚀性等特性，同时具有较强的整体连续性和柔韧性，在经受外力、变形和各种环境变化的情况下不破损。将土工织物设置于两种不同材料之间，将渗透性较土工织物大的两种材料相互隔离，可在结构物受力的同时发挥其各自的作用，从而有助于受力结构体的形态保持，避免混杂产生不良效果。