土工合成材料，是在土木工程中应用的合成材料的总称。它以人工合成的聚合物,如塑料、化纤、合成橡胶等为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各层土体之间，发挥加强或保护土体的作用。此材料广泛应用于水利、电力、公路、铁路、建筑、海港、机场、采矿、军工等工程的各个领域。

土工合成材料的应用可追溯到上世纪30~40年代，但是土工材料的开始应用，距今已有数千年的历史。

据科学考证，远在新石器时代，我们的祖先就利用茅草作为土的加筋材料。在河南发现的仰韶遗址，有很多简陋住室的墙壁和屋顶就是利用草泥修筑的，距今约有五六千年历史；在甘肃省玉门一带,仍有用砂、砾石和红柳或芦苇压叠而成的汉长城遗址。在国外, 远在公元前3000年以前, 英国人曾在沼泽地带用木排修筑道路；公元前2000至1000年,古巴比伦人曾把织物纤维掺在土中建造庙宇。到20世纪20~30年代,美国还试用棉织品加强路面；在二次战中,英国曾在路基上铺放梢辊和帆布,以便装甲车通过。

在独立于人类文明的自然界，许多鸟类和昆虫都本能地利用非土材料(草与树枝等)加固泥土巢穴；树木依靠庞大的根系吸收养料水分，同时也加固了赖以立足的地基。这些都是“以非土材料加固土体”原理的自然体现。

近现代土工合成材料的发展, 是与合成材料——塑料、化纤、合成橡胶的发展分不开的。1870年，美国人W.John和I.S.Hyatt发明了“赛璐珞”,就是用硝化纤维加入樟脑增塑剂制成的一种塑料；1908年Leo Baekeland研制了酚醛塑料。20世纪30年代,聚氯乙烯、密度低聚乙烯，聚酰胺相继出现在市场。到50年代,聚酯、高密度聚乙烯和聚丙烯相继问世。随着各种塑料的研制成功,不同类型的合成纤维也投入生产。自1913年在欧洲问世以来，至今合成纤维已有百余年历史。

合成材料开始应用于土工建筑上的确切年代，已很难考证，据推测，约在20世纪30年代末或40年代初。大量塑料防渗薄膜开始应用于灌溉工程，美国垦务局1953年在渠道上首先应用聚乙烯薄膜，1957年开始应用聚氯乙烯薄膜。塑料防渗薄膜的应用以后又发展到水闸、土石坝和其它一些建筑物，1959年意大利的Contra-da Sobeta 堆石坝使用聚异丁烯合成橡胶薄膜；1960年捷克的Dobsina堆石坝使用聚氯乙烯薄膜；1984 年西班牙的Poza de Los Ramos砌石坝,初期高度为97m，后增至134m，在上游坝面铺放聚氯乙烯薄膜防渗。这些工程都是在土石坝中使用合成材料防渗薄膜的先例。

合成纤维织物在土工中的应用开始于上世纪50年代末。一般认为，机织物于20世纪50年代首先在美国应用，非织造布的应用在70年代始于欧洲。

1958年，美国人R.J.Barrett 在佛罗里达州将透水性聚氯乙烯纤维织物铺设在护岸混凝土块下，作为防冲刷保护层，一般认为是应用现代土工织物的开端，Barrett也因此被称为“土工织物之父”。实际上，在1958年以前,以合成纤维织物作成的砂袋已经在荷兰应用了。1957年，荷兰用尼龙纤维织物制成充砂管袋，应用于护岸防冲和堵口工程。之后，合成纤维土工织物开始在美国、欧洲和日本逐渐推广。

1959年，在日本伊势湾海岸，海堤和围堤因台风遭到灾难性破坏。在海岸修复工程中，利用织物砂袋和合成材料片成功地修建了堤防；在修复围堤沉排工程时，采用维纶编织布成功代替沉排。5年后检查，未发现腐蚀现象，强度几乎没有下降。

1962年前，所用的土工织物主要是机织物，大部分用于护岸防冲等工程。由于机织型土工织物的强度具有很大的方向性,而且价格较高,限制了它的发展。非织造织物的应用, 给土工织物带来了新的生命。非织造布的纤维多方向或任意性排列,故强度没有显著的方向性；厚的织物不但可以用作滤层,还可以用作导水体,因此更适用于各种土建工程。

1962年，美国杜邦公司开发纺粘法长纤维非织造布，以取代短纤维非织造布。从此，欧洲各国都以纺粘法生产长纤维非织造布，并用做道路、护岸等工程中的滤层和导水体。近20年来,由于纺粘法制造工艺的推广,生产出大量的成本低、强度高的产品,使非织造土工织物的应用飞速地发展起来。

1968年法国将针刺非织造布应用于道路工程，英国将热粘非织造布应用于道路工程，前联邦德国将短纤维制成的针刺非织造布用于渠道岸边防护工程。

20世纪70年代以后，在国外，织物的应用从马路、铁路路基工程逐步扩展到挡土墙、土坝等大型工程。

土工织物（geotextile）和土工膜（geomembrane）是J．P．Giroud和J．Perfetti于1977年首先提出来的。他们把透水的土工合成材料称为土工织物，不透水的称为土工膜，这两个名词被使用了许多年。后来，大量的以合成聚合物为原料的其他类型土工合成材料纷纷问世，已经超出了织物和膜的范畴。进入20世纪80年代，为了更好地满足不同工程的需要，土工格栅、土工网和土工垫等新材料相继出现，进一步加快了土工合成材料应用技术的发展。1983年J．E．Fluet建议使用土工合成材料(geosynthetics)来概括各种类型的有关材料，1994年在新加坡召开的“第五届国际土工织物、土工膜及有关产品会议”上,大多数与会代表主张用 “土工合成材料”一词,并将“国际土工织物学会”（International Geotextile Society 简称IGS）更名为“国际土工合成材料学会”（International Geosynthetics Society 仍简称IGS）。

土工合成材料在我国的应用开始于20世纪60年代中期,当时在市场上已经出现很多种塑料和化纤产品。少数工程技术人员发现这些产品具有优良的工程特性，试用于土建工程，取得了一些成功的经验，但未能及时推广。在20世纪70年代，一种由扁丝纤维织成的编织物，即通常所称的“化纤包装袋”，开始应用于河道与涵闸工程，其原料多采用聚丙烯和聚乙烯。

20世纪80年代开始，工程技术人员的思想日益解放,与世界各国的交流日益增多, 从国外引进了非织造土工织物、塑料排水带、化纤模袋等新型材料，以及生产设备和技术资料，推动了我国土工织物的生产与应用。1981年，铁路部门采用美国、英国的非织造布，首先用于路基层，解决了路基翻浆冒泥问题；1983年，江苏省引进日本化纤模袋，用于航道护坡工程；河北省采用法国罗纳普朗克公司生产的针刺非织造布，用于水库过滤层。

20世纪90年代以来，土工织物由于所具有的功能和特性以及在实际工程中的应用效果，引起全国各行各业的兴趣。1998年夏秋，在长江、松花江和嫩江特大洪灾的防汛抢险工作中，土工合成材料发挥了重要作用，引起政府重视，建筑部门把对土工织物的应用列入到设计规范中去，并制定了相关的标准，土工织物才得到重视和发展。目前，土工织物在水利水电建设部门应用范围广、应用量大，如三峡水电工程、秦山核电站、京杭大运河等工程。随着理论研究的深入，测试技术、设计水平、施工方法的不断提高，土工织物开始在一些大型工程、工程中得以应用，并获得了较好的经济效益和社会效益。

另外，土工膜、土工网、土工格栅等从20世纪80年代开始也逐步迈开了发展的步伐。1983年,北京市开始采用编织布与塑料薄膜相结合的复合型结构型式,解决了十几处已建中小型水利工程的渗漏问题,取得了成功的经验，被推广到其他省市；1986年河北省在乱木水库利用0.8mm的聚氯乙烯土工膜处理了库区台地的渗漏；1989年水口水电站利用土工织物和1.0mm土工膜相结合的复合型土工合成材料修筑堆石围堰的心墙。近十年来完成的或施工中的一些较大型工程, 多数采用单层的较厚的土工膜或复合型土工膜。

随着土工合成材料技术的不断进步、产品质量的不断提升、品种和应用领域的不断拓展，以及基础设施和其他工程的持续需求，可以预见，土工合成材料的发展前景依然可待，未来市场空间依然可期。