土工合成材料技術自20世紀70年代引入我國以后，在水利、土建、交通和港口等領域得到了普遍的應用。
    土工合成材料在土工技術中的應用
　 1．加筋土坡
　 土坡中加入土工合成材料(土工格柵或土工布)可以將土坡填筑得更陡一些。就加筋功能而言，同針刺土工織物相比，土工格柵和有紡土工織物可以在較小的應變下發(fā)揮作用。針刺土工織物則具有土工格柵和有紡土工織物所不具有的土工合成材料平面內(nèi)的透水性。因而，土工合成材料在加筋(低透水性土)土坡中的最新進展是：

    (1)針刺土工織物與土工格柵疊合鋪設，具有加筋和排水功能；針刺土工織物與有紡土工織物疊合鋪設結(jié)合，具有加筋和排水功能；
    (2)土工合成材料作為土坡內(nèi)排水系統(tǒng)(豎向和水平向)和土工格柵結(jié)合；土工合成材料作為土坡內(nèi)排水系統(tǒng)(豎向和水平向)和有紡土工織物結(jié)合。
    土工合成材料在加筋(低透水性土)土坡中的應用前景是將土工合成材料作為含有活性炭纖維的載體，使土工合成材料成為具有導水性的填充聚合物或金屬纖維。從而，通過電泳、離子轉(zhuǎn)移和電滲改善加筋區(qū)內(nèi)細粒土的性質(zhì)。
    Nettleton等1998年對以上概念進行了描述，目前正處于早期的研究和試驗應用階段。
　 2．加筋土擋墻
    與加筋土坡類似，加筋土擋墻可以形成直立墻面。加筋可以是土工織物，但更多的是使用土工格柵。近10年的主要進展是在墻面系統(tǒng)上的不斷改進，包括：
    土工合成材料包繞墻面系統(tǒng)；
    木制墻面系統(tǒng)；
    焊接絲網(wǎng)墻面系統(tǒng)；
    堆疊筐籠墻面系統(tǒng)；
　預制混凝土板(全高)墻面系統(tǒng)；
    現(xiàn)澆混凝土面板墻面系統(tǒng)；
    預制混凝土(分單元)墻面系統(tǒng)；
    標準混凝土塊(現(xiàn)稱分塊擋土墻)(SRWS)墻面系統(tǒng)。
    在以上所有的墻面系統(tǒng)中，分塊加筋土擋墻的墻面一般采用干砌方式。經(jīng)常會產(chǎn)生新型的面塊、面塊的新型細部設計和新型錨固方式。這種墻型現(xiàn)多用于較高的擋墻(達15米)，以承受較大的超載(如鐵路)，或者加筋土擋墻面向水流(如小溪、河流等)。這種擋墻在地震區(qū)也表現(xiàn)出良好的性能。
    最有意義的是SRWS的新型面板塊上設有向上的槽口，填土后，可以種植當?shù)氐闹参?。如果氣候適宜，這種活墻可以遮擋干砌面板。
    土工合成材料在加筋土擋墻中的應用前景是在錨固區(qū)設置聚合繩、條帶和錨具(或土釘)，將墻面單元通過加筋體錨固在錨固區(qū)。實質(zhì)上，這一概念在20世紀80年代在我國的加筋土擋墻上已經(jīng)采用[2]。如果加筋土擋墻距巖體較近，也可以將錨具(或土釘)錨固在巖石上。
    3．土堤地基加筋
    20世紀70年代，美國工程師兵團采用高強土工織物加固土堤地基。其最終目的是減少軟土地基上土堤的沉降。荷蘭也是將該技術用于大面積填土的較早采用者之一。
    目前的進展是在土堤和地基之間設置加筋以減少不均勻沉降。如果土堤需要跨過地基中的孔洞，就所涉及的加筋抗拉強度而言，導致不均勻沉降的地基中孔洞的最大尺寸是最為關鍵的。
    土工合成材料作為土堤地基加筋的應用前景是尋找現(xiàn)場安裝預應力加筋的方法。如果取得成功，經(jīng)過應力松弛，該預應力可以減少變位的發(fā)生。
    4．混凝土壩防滲
    許多已建成的混凝土壩存在嚴重的缺陷。除了剝落和裸露鋼筋外，工程上最為關心的缺陷是結(jié)構(gòu)滲漏的增加?，F(xiàn)行的方法是放空水庫后，在混凝土壩的上游面粘貼土工膜。沿垂直方向每隔2米設一水平不銹鋼槽，以夾緊土工膜。該方法的改善是先在混凝土壩上游面設置土工網(wǎng)格，然后將土工膜粘貼在土工網(wǎng)格上。設置土工網(wǎng)格的目的是收集滲過土工膜的水。土工膜用于該目的已有15年。據(jù)報道，它最早用于意大利，目前在全世界得到普遍的采用。
    這方面的最新進展是粘貼區(qū)域的處理。例如，在不放空水庫或部分放空水庫的情況下，由潛水員完成粘貼。在土工膜下面設置氣泡系統(tǒng)，以防水庫上游面的冰將土工膜刺壞。
    由于紫外線和氧化作用，土工膜的壽命受到限制。如遇高溫，這些作用對大多數(shù)聚合材料的影響非常大。這方面的發(fā)展前景應是開發(fā)改善型的聚合材料，以提供壽命更長的土工膜。
    5．土壩防滲
    土工膜以及土工合成材料和粘性土形成的襯砌(GCL)，已被用在土壩或土壩的上游面作為防滲體。土工膜應妥善防護，防止刺破，并妥善錨固。
    最新的發(fā)展是將該項技術用于碾壓混凝土壩。在這種情況下，土工膜及鋪于土工膜下面的土工織物在工廠被粘貼在混凝土板上。在現(xiàn)場，隨混凝土壩升高，逐步進行安裝。在現(xiàn)場，用土工膜條帶對這種板進行粘貼。該項技術有效地減少了水平滲漏。
    將來的可能是將土工膜用于已建成的土壩的防滲處理上。利用膨潤土泥漿護壁，在土壩內(nèi)挖槽(如有必要，該槽應深入壩基)。土工膜置于槽的上游面。應小心地選擇用于置換膨潤土泥漿的回填土，使回填土本身能形成防滲層。
    6．隧道防滲
    現(xiàn)行的方法是將土工膜用于永久性混凝土里側(cè)的防滲體，與針刺的、較厚的無紡土工織物一起，將水導人設在隧道底腳的排水出口，形成封閉的排水系統(tǒng)。
    然而，土工膜及其下面的土工織物的布置是很困難的。土工合成材料會從臨時的護頂下垂，在永久性混凝土襯砌施工時容易遭到破壞。因此，現(xiàn)在的進展集中在施工方法的改進上。土工合成材料應和永久性混凝土襯砌同時施工，以避免在永久性混凝土襯砌施工時損壞土工合成材料。
    將來的發(fā)展是開發(fā)壽命在100年以上的土工合成材料，以抵抗隧道周圍的不利環(huán)境。因而，施工方法的改進和材料的壽命是最關心的問題。
 
    土工合成材料在交通工程中的應用
    1.改善道路
    有許多方法將土工合成材料用于道路的斷面上，其目的是使道路具有更好的性能和更長的使用期，或兩者兼有。將土工織物和土工格柵用于道路的不同部位時，土工合成材料的功能為：
    土工織物用于路堤和路基的隔離和加筋；
    土工格柵用于路堤和路基的加筋；
    土工格柵用于路堤內(nèi)部的側(cè)向加筋。
    該方面的最新進展是在路基施工過程中加入連續(xù)纖維。類似的，微網(wǎng)格也可以用于路面的鋪設中。已有人進行過這方面的室內(nèi)和現(xiàn)場試驗。迄今，最大的成功是將分散的纖維(典型的有聚丙烯)應用于碎石路基中。
    將來的發(fā)展是用土工合成材料處理路基中的孔洞。該方法先在孔洞中設置燈芯排水，在燈芯排水上鋪設針刺無紡布，然后用纖維加筋土回填。該方法很有前途，有待現(xiàn)場試驗。
    2.無溝槽管道維修
    城市的基礎設施在不斷地老化，建筑材料也有數(shù)百年的歷史。采用無溝槽技術維修是正在興起的行業(yè)，而且都采用了聚合材料。
　由于現(xiàn)行的方法都減小原有管網(wǎng)的尺寸，現(xiàn)在的進展是用高壓的探頭擠壞原有的管道，以擴大直徑。然后，迅速插入新管道并襯砌。這樣，原管道的能力不降低。有些情況下，還擴大了管道的直徑。
　 現(xiàn)行的無溝槽管道維修面臨的困難是不能形成側(cè)向接觸，形成了側(cè)向自由滲漏點。將來，這一困難可能采用開切系統(tǒng)內(nèi)遙控裝置來解決，它不但能穿過新管道，還能通過跟隨的機器人實現(xiàn)完善的側(cè)向接觸。
    3．水土保持系統(tǒng)
　 水土流失影響土地和農(nóng)田的使用，也是水污染的原因之一。為了控制、減輕和避免土的流失，許多與土工合成材料有關的水土流失控制方法被采用。
　　 將來可能的發(fā)展是用高強土工合成材料網(wǎng)格(高強土工織物或土工格柵)防止雪崩。問題的關鍵是估計網(wǎng)格和錨固材料的受力、位置和布置，以及在非常氣候環(huán)境下的超載感應。
   
土工合成材料在水利工程方面的應用
　 1．渠道襯砌
　 用土工膜進行渠道防滲襯砌。取得了較大的進展，幾乎在所有的渠道上都采用土工膜襯砌。許多國家也采用該方法。然而，土工膜總是由土(在人口稀少的地區(qū))或混凝土(在城鎮(zhèn)地區(qū))覆蓋，用溝槽或夾條將土工膜和渠道非淹沒區(qū)連接、錨固。
　 現(xiàn)在的進展是在有流體通過的同時進行襯砌，在試驗段上迅速鋪設土工膜、土工織物和早強混凝土。該混凝土能很快獲得初始強度而穩(wěn)定，然后結(jié)硬。該法特別適用于水流無法改道或有害液體流過的渠道。
　將來的發(fā)展是能在無覆蓋的條件下使用較強的土工膜。
　 2．土工織物管用于防止水土流失
　 現(xiàn)在的進展是正在尋求一種能暴露20天左右的高強纖維。這可能需要一種組合纖維，它應能隨現(xiàn)場的不利環(huán)境，因為在現(xiàn)場有粗角礫和貝殼類的填料。
　 將來的發(fā)展是開發(fā)一種內(nèi)壁阻力較小的管材，使水砂混合體能被輸送的更遠。但僅僅降低內(nèi)壁阻力是不夠的，因其可能阻礙纖維的排水，使水砂混合體中的水無法通過土工織物排出。因而，理想的內(nèi)壁是低摩擦、多孔隙。這需要織物工程師和廠家進行發(fā)明。考慮到排水，纖維的孔隙率也是關鍵的一面，它也是將來發(fā)展的一個課題。
　 3．棄置土的土工織物容器
　 土工織物容器相當于長度有限的土工管(比如，長度小于15米)，用來包裹、運輸或存貯河道、港口和三角洲的沉積物。將高強土工織物鋪在底部拋放的駁船上，充填棄置土后，用土工織物將棄置土包裹并縫織土工織物。運達拋放地點后，將駁船底部打開，整個土工織物容器和充填棄置土一起沉入水底。這種方法很快被河道和港口當局接收。
　 可以想象，最新的進展是將這些充滿棄置土的土工織物容器堆積起來，在其上游一側(cè)發(fā)展另外的存貯區(qū)域。甚至可以想象把堆積后的容器集中封閉起來，尤其是對有害的棄置土。封閉物可以采用土工織物排。實質(zhì)上，在地面正是這樣處理的，在水下也完全可以這樣做。
　 這項技術的將來發(fā)展是建立一個水下結(jié)構(gòu)或水下活動場所。然而，上部結(jié)構(gòu)需要進一步研究。
　 4．水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域襯砌
　 土工膜作為池塘的襯砌，以便養(yǎng)殖貝類及其它水產(chǎn)品，已經(jīng)司空見慣，現(xiàn)在正在不斷地發(fā)展。
　 現(xiàn)在的進展是用于這種目的的土工膜有一堅固的保護面，以防止使用和維修過程中的損壞。因而，土工膜應選擇較厚的(比如，厚于2．5毫米)編織的土工膜。
　 這項技術將來的發(fā)展是開發(fā)土工膜新品種，添加劑可以包括營養(yǎng)、防污染和防氧化等目的。
   
土工合成材料在環(huán)境土工中的應用
　 1．棄置場的襯砌系統(tǒng)
　 土工膜作為棄置場的襯砌系統(tǒng)得到了普遍的響應。自此，開發(fā)了3種方式的襯砌：
　 ＊雙襯砌層，具有滲漏監(jiān)測功能
　 ＊組合襯砌(土工膜及其下部的粘土層)
　 ＊土工合成材料及粘土襯砌(GCL)
　 這些封閉系統(tǒng)對保護地下環(huán)境非常有效。
　 目前，在美國，100％的有害的和24％的城市垃圾棄置場要求雙層襯砌系統(tǒng)；
　 在世界上，58％的有害的和14％的城市垃圾棄置場要求雙層襯砌系統(tǒng)。
　 2．棄置場封蓋系統(tǒng)
　 棄置場封蓋系統(tǒng)通常采用組合防滲體(即土工膜和GCL或壓實粘土襯砌)，其上是排水系統(tǒng)，其下是氣體收集系統(tǒng)。
　 關于大型棄置場的最終封蓋系統(tǒng)的用途，有以下方面值得探討：
　 ＊長跑和自行車訓練基地＊運動會場所
　 ＊高爾夫球場?。獋}庫區(qū)和輕工業(yè)區(qū)
　 ＊藝術品觀賞區(qū)。
　 3．棄置場的垂直防滲
　 由于棄置場的范圍和性質(zhì)的未知性，環(huán)保的策略往往是用垂直防滲體將棄置物包圍起來。盡管大多數(shù)垂直防滲體是由回填土組成，在其上游一側(cè)增設土工膜可以作為附加的環(huán)保措施。即在溝槽的上游一側(cè)鋪設土工膜后，再回填透水性較低的土料(土和膨潤土或土和粉煤灰)以形成組合防滲體。有許多方法鋪設土工膜，可以板材或卷材的方式進行鋪設。
　 最新的進展是在土工膜上開設出口，收集滲漏體并予以處理?？梢灶A先確定滲漏體的滯留時間，以便得到充分地處理。
　 將來的進展是設置雙層垂直防滲墻系統(tǒng)，以便附有滲漏檢測的功能。可以將土工網(wǎng)或、砂用于滲漏監(jiān)測系統(tǒng)。后一種方法類似于維也納的雙墻系統(tǒng)。
　 4．棄置場的底部襯砌
　　 將來的發(fā)展是在棄置場的側(cè)面開挖一長墻，再將棄置場底部水平挖空，以便水平地鋪設連續(xù)的土工膜層。這個建議已提交美國礦務局。該項技術是在棄置場的底部水平地鋪設組合土工膜或GCL襯砌，并允許上部棄置物塌落或用土工織物管支撐。這樣，底部襯砌、垂直墻和頂蓋系統(tǒng)將完全包裹棄置場，是最理想的結(jié)果，也說明土工膜和GCL在特殊的棄置場能起到安全的環(huán)境保護作用。