条形荷载下加筋路堤边坡模型试验研究

研究目的:随着我国经济与交通运输业的快速发展,加筋土技术将越来越多的应用在路堤的修建中,用来提高路堤的承载力与稳定性并控制路堤变形。本文对未加筋、水平加筋、立体加筋黏性土路堤边坡进行多组模型试验,主要研究不同加筋形式、立体加筋不同竖筋高度对路堤边坡极限承载力、坡顶竖向沉降、坡面水平位移、筋材受力与边坡破裂面形态的影响,探讨两种加筋形式路堤的工作机理和加固机制。研究结论:(1)采用立体加筋方式对提高边坡极限承载力,控制坡顶竖向沉降与坡面水平位移的作用比采用水平加筋方式效果明显;(2)随着立体筋材竖筋高度的增加,边坡的极限承载力随之提高,坡顶竖向沉降与侧向位移也随之减小;(3)在相同加筋层数和加筋位置情况下,水平加筋与立体加筋形式下的筋材拉力分布规律基本相同,但立体筋材所受的拉力比水平筋材的大,即立体筋材能更好地发挥筋材的承载能力;(4)不论是水平加筋还是立体加筋路堤,其破裂面形态不同于未加筋时的连续圆弧破裂带,而是被筋条隔断为多个圆弧面,新产生的圆弧破裂面曲率增大,作用位置也更靠近路堤中部;(5)该研究结论可为加筋路堤边坡的设计和施工提供参考和技术支持。     

基于极限理论的抗滑桩-加筋土组合加固高填筑边坡稳定性分析

采用加筋土挡墙单一结构加固高填筑边坡,其加固效果不理想且稳定性难以满足工程要求,因此抗滑桩-加筋土组合加固高填筑边坡稳定性分析方法亟待深入研究。基于虚功原理和小应变假设,建立了抗滑桩-加筋土联合加固高填筑边坡受力变形的极限分析上限理论模型。通过能量平衡原理以及强度折减法,推导了组合加固高填筑边坡的安全系数计算表达式,并编制了计算程序将安全系数隐函数转化为数学优化问题进行求解。通过该方法求解了实际工程案例中加筋土、抗滑桩以及抗滑桩-加筋土组合支护边坡的安全系数,据此对比分析验证了基于极限理论方法求解边坡安全系数的合理性,进一步通过数值模拟,探讨了筋材长度对加筋土边坡、抗滑桩-加筋土组合加固边坡安全系数的影响,并对不同工况下边坡破坏模式展开分析。研究结果表明：坡体稳定性主要是由贯穿式滑动带控制,增加土工格栅长度能提高边坡安全系数,改变边坡的滑移形式;对于抗滑桩-加筋土联合加固边坡,在土工格栅长度相同工况下,增设抗滑桩可大幅度提高边坡的安全系数,使得边坡原有的滑裂面由浅层滑移向坡体深部下移,边坡破坏形式由开始2条贯穿滑裂面转变为单一未贯穿滑裂面;抗滑桩最大弯矩值随着土工格栅长度增加而增大,桩...     

加固膨胀土边坡的单排抗滑桩受力性能分析

根据边坡浅表层的膨胀力随深度变化模型,将膨胀力引入到抗滑桩受力分析及膨胀土边坡稳定性分析中。基于4类经典的边坡稳定性极限平衡条分法并考虑桩间局部土体对抗滑桩的摩阻作用,给出膨胀土边坡抗滑桩的剪力计算方法—在给定设计安全系数下以桩身剪力取得最大值为条件迭代计算,得到了是否考虑抗滑桩桩间土体摩擦作用的桩身剪力上、下边界值的解,以及在给定安全系数下的加桩边坡潜在最危险滑面位置的圆弧型滑面搜索算法。对云桂铁路一工点膨胀土路堑边坡实例分析结果表明:考虑膨胀力时桩身剪力较不考虑膨胀力时显著增大,膨胀力越大剪力也越大;若不考虑膨胀力剪力约降低80%~90%,偏于不安全;通过简化Bishop法、Morgenstern-Price法和Spencer法分析得到的抗滑桩剪力结果较为接近,而Fellenius法的计算结果则大于前三者,最大偏差约20%。     

地震作用下土工合成材料加筋土边坡动力分析

采用有限差分法,建立土工合成材料加筋边坡的动力数值分析模型,研究加筋土边坡在地震作用下,发生的边坡水平位移、坡体变形和边坡的潜在滑动面,以及筋材与土体的耦合特性。计算分析表明:在地震作用下,加筋有效减小了边坡的水平位移,使边坡具有更好的整体性,减小边坡的变形;加筋土边坡在潜在滑动面处的剪应变增量较小,发生滑动的可能性较小;地震作用下,加筋土边坡的筋材承受拉力,且靠近坡脚处的筋材收到的耦合拉应力更大。研究结果对土工合成材料加筋土边坡的抗震设计有一定参考参考价值。     

反坡对边坡稳定性分析的影响探讨

在对边坡进行条分法稳定性分析时,一般情况下滑动面形状是复杂的.根据底滑面倾斜方向的不同,在条分后会出现顺坡条块和反坡条块.依据二者对边坡稳定性的作用效果不同,顺坡条块和反坡条块也可称为致滑条块及阻滑条块.虽然人们承认反坡条块的阻滑作用,但传统条分法在求解过程中并未对这2类条块进行区分,求解公式中反坡条块重力分力仍作为分母下滑力项计算.若对2类条块有所区分,将反坡条块重力分项作为分子中阻滑力项计算,显然会有不同的计算结果.对于2种计算方式的差异程度及其对计算结果的影响,进而对边坡稳定性评估的影响,至今缺乏理论上的分析.本文通过对传统条分法安全系数求解公式中2类条块进行区分,分析将反坡条块重力作为阻滑力的计算结果与传统公式的计算结果的差异,并通过推导获得2种计算方式之间的规律和特点,探讨2种计算方式对滑动面含反坡的边坡稳定性分析的适用性.研究结果可为传统条分法忽视正、反坡差异的计算方式提供有益的补充.     

非饱和加筋土挡墙稳定性分析

加筋土结构的填土实际处于非饱和状态,传统的饱和土结构设计忽略了基质吸力,与实际有较大出入。针对非饱和加筋土挡墙结构,提出其稳定性计算的基本假定,基于水平条分法推导了均匀与线性2种吸力分布下筋材拉力和加筋长度的解析解,并探讨了基质吸力、吸力角对稳定性的影响。结果表明:随着基质吸力、吸力角增大,筋材拉力总和、筋材长度显著减小;均匀吸力分布时基质吸力、吸力角对筋材拉力总和、筋材长度的影响是线性分布时的2倍;基质吸力及吸力角对筋材拉力的影响比对筋材长度的影响大。设计加筋土挡墙时,忽略填土非饱和特性的设计结果偏于保守,建议在保证工程安全的前提下合理考虑基质吸力的影响。     

单侧反包式加筋土路堤准黏聚力原理的合理性

以单侧反包式加筋土路堤为研究对象,基于塑性极限分析上限法并引入土体剪切强度折减系数,考虑拉筋拉断和拔出2种破坏模式,给出了路堤边坡稳定性分析方法,并推导了相关计算公式。在此基础上给出了基于路堤稳定性加筋土等效为纯土体时的准黏聚力计算方法,并采用工程实例分析拉筋极限拉力、拉筋竖向间距、填土内摩擦角、拉筋长度、路堤高度及顶面荷载对准黏聚力的影响。结果表明:拉筋极限拉力、拉筋长度、拉筋间距、填土内摩擦角对准黏聚力的影响相对较大;传统方法与本文方法得到的准黏聚力计算值之比往往大于2;传统方法确定的准黏聚力值易过高估计路堤边坡的稳定性,一般不宜用于路堤边坡稳定性分析。     

基于强度折减技术的加筋路堤稳定性极限上限分析

土工加筋结构在工程实际中被广泛采用,采用基于极限分析理论上限法对其稳定性能的分析比较常见.但目前基于极限分析法的加筋边坡稳定性常常采用的评定指标(临界高度Hcr、稳定性系数Ns或临界加筋强度Ko)与其他常用方法(极限平衡法、数值分析法)采用的安全系数(Fs)评定指标不完全统一,故该分析方式往往无法在实际工程中直接应用....     

地震效应和孔隙水压力对边坡稳定性影响的上限分析

以极限分析上限定理为基础,在考虑孔隙水压力、竖向和水平地震作用影响下对边坡进行稳定性分析,推导出边坡在孔隙水压力和地震力共同作用下的边坡临界高度和边坡稳定性安全系数的表达式,并采用序列二次归化法对所得公式进行优化计算,与其他已有的研究结果对比验证该方法的正确性。对影响边坡稳定性的一些因素进行分析,研究结果表明:随着孔隙水压力、地震效应影响系数的增加,边坡稳定安全系数和潜在滑裂面均变化明显。     

包裹式加筋土挡土墙抗震试验分析

研究目的:针对广大线祥云车站工点的工程特性,对包裹式加筋土挡土墙在地震作用下的加筋机理、受力、变形、设计方法、计算理论及破坏模式进行系统研究,完善加筋土挡墙的抗震设计计算理论和数值模拟方法,推动加筋土挡墙技术在我国工程建设中的应用.研究结论:包裹端的作用能使地震波沿墙体向上传播放大过程中得到减弱,因此包裹式加筋土挡土墙抗震性优于普通加筋土挡土墙;在0.4g和0.616 g时,模型产生明显的震陷且在墙面板与加筋土体交界处及加筋土体与未加筋土体交界处先后产生裂缝;在各峰值加速度作用下,两种试验模型的潜在破裂面位置分布大致相同,近似为0.45H的竖折线,而《铁路路基支挡结构设计规范》(TB 10025-2006)中,潜在破裂面采用0.3H分界线,现行规范推荐方法偏于不安全,设计时拉筋长度应适当增加;根据理论计算和试验数据计算的加筋土挡土墙内、外部稳定性分析结果,抗滑系数Kc、抗倾覆系数K0、全墙抗拔稳定系数Ks与各层土工格栅抗拔稳定系数Ksi理论计算均大于试验数据计算,按规范计算偏于不安全,应作适当修改.     

加筋土挡墙地震稳定性分析的水平条分方法

根据加筋土挡墙分层填筑、分层加筋、分层压实成水平成层土体的特点,针对加筋材料的不可延展性和可延展性2种情况,采用不同的形状简化破裂面,并将加筋体划分成一定数量水平土条,提出分析加筋土挡墙地震稳定性的水平条分方法.导出筋材拉力和所需筋材长度的计算公式,分析填土内摩擦角、水平和竖向地震加速度系数对筋材拉力及所需筋材长度的影响.结果表明:随着填土内摩擦角的减小、地震加速度系数的增加,加筋土挡墙内部稳定性变差,需要筋材的强度更大、长度更长;当填土内摩擦角及地震加速度系数相同时,可延展性筋材所需长度比不可延展性筋材大.与其他方法的比较分析表明,采用简化破裂面比采用对数螺线状或多折线破裂面更加简单合理,便于工程应用.     

土工材料在加陡路堤边坡中的应用分析

研究目的：迫于土地资源日益紧张、修建平原地区铁路填料匮乏的压力，探索和寻求采用土工合成材料加陡路堤边坡坡率，以达到节省土地资源的目的。研究方法：结合西安枢纽北环线工程实例，采用填料和土工材料的试验力学参数，通过对各种边坡稳定性检算方法的分析比较后，选用圆弧滑动面垂直条分法对路堤稳定性进行了分析。研究结果：得出路堤边坡内分层铺设高密度聚乙烯单向土工格栅加筋带、适当加陡路堤边坡坡率，能满足现行规范对路堤边坡稳定性的要求。研究结论：理论研究和工程实践表明，采用土工合成材料加陡路堤边坡坡率在平原高产农田区能节省珍贵的土地资源，具有良好的经济效益和社会环境效益。     

地震作用下面板对加筋土挡墙稳定性影响研究

地震荷载作用下加筋土挡土墙一般都用拟静力法进行分析,该法很难考虑到面板对加筋土挡墙稳定性的影响。借助有限元分析方法,通过引入筋-土、面板-土、面板-面板接触单元,建立由土体单元、接触单元、面板单元和加筋材料单元组合的加筋土挡墙有限元模型。通过该模型,探讨地震荷载下不同刚度条件下面板对加筋土挡墙整体稳定性的影响。通过分析格栅最大拉应力的位置以及面板各点加速度的变化得到了加筋土面板对加筋土结构整体稳定性有很大影响的结论。在设计加筋土挡墙时,应选用刚度比较大的面板。     

边坡稳定计算原理与分析

在边坡稳定性计算中除通常基于极限平衡原理的条分法外,基于有限元理论的强度折减系数法也得到了迅速的发展。文章结合算例对用毕肖普法、斯宾赛法、摩根斯坦—普赖斯法等条分法和强度折减系数法进行了理论分析和对比计算,由计算结果可见两类方法得到的结果相近。     

边坡加筋技术在十堰北站场坪高填方边坡工程中的应用

汉十高铁十堰北站广场场坪最大填高达105 m,受地形控制无法按稳定坡率放坡,须进行支挡收坡设计,其设计难度与复杂程度国内罕见。本文立足于边坡稳定性分析经典方法 -简化毕肖普法,从筋土作用原理、加筋填料、加筋材料的物理力学参数等方面,详细介绍了十堰北站高填方场坪支挡加固的计算模型与设计方案,对高填方边坡工程加固方案提供了一个研究思路,亦对类似工况条件下的支挡加固工程具有一定的参考价值。     

高速铁路桩网结构加筋网垫受力计算方法

基于高速铁路桩网结构各单元间的协调工作机理,对加筋网垫承担的竖向静动荷载及其引起的加筋体拉力、边坡推力效应引起的加筋体拉力等计算方法进行研究.土拱效应引起的桩间土竖向应力采用球形拱假设计算,动荷载引起的竖向应力采用Boussinesq假设计算;加筋体拉力由竖向荷载和边坡推力效应两部分引起,对于竖向荷载引起的拉力采用悬索理论计算,并首次考虑加筋体初始挠度的影响;计算边坡推力效应时,不仅考虑路基边坡主动土压力的产生和平衡,还综合考虑基底摩擦的协同工作.加筋网垫受到的拉力全部由加筋体承担.作为主要加筋体材料的土工格栅加筋体的最低强度可取使用年限内发生失效应变时的强度,但应考虑工程施工和环境等因素的影响.     

土工格室加筋砂土大型动三轴试验研究

由于土工格室特殊的三维立体形状,对于填料具有较强的侧限约束作用,可以提高填料的强度和刚度,其加固机理与平面加筋材料有显著区别.土工格室加筋土因其优异的力学性能,已被广泛应用于地基处理、边坡加固和防护等工程实践中,但是动荷载作用下格室加筋土的力学性质研究仍然匮乏.为了揭示循环往复荷载作用下土工格室加筋土的应力应变响应规律...     

麦秆纤维加筋土的抗冲蚀性及其防护效果试验研究

为了研究天然纤维加筋土的抗冲蚀性能及其防护效果,选取麦秆纤维为加筋材料,并加入定量石灰,制备麦秆纤维加筋土试样,进行直剪试验、崩解性试验及模拟降雨冲刷试验。试验结果表明:麦秆纤维加筋提高了土体的抗剪强度,主要表现为黏聚力随龄期增长明显,最大黏聚力增长率约为400%,内摩擦角增长较小,最大内摩擦角增长率约为50%,石灰+麦秆纤维加筋土的强度增长率高于纯麦秆纤维加筋土,纤维加筋率的增加可以明显提高加筋土的抗剪强度;麦秆纤维加筋有效降低土体的崩解性,崩解速率降低系数平均约为4.83,石灰的加入可以进一步提高纤维加筋土的水稳定性;麦秆纤维加筋土的防护效果明显,含泥量和径流量均比较稳定,含泥量平均降低约40%,且随着降雨历时的增长,防护效果更明显。本研究结果对于麦秆纤维加筋土应用于黄土边坡坡面防护具有指导意义。     

土工格室加筋土强度特性研究

为了探明土工格室加筋土的补强机理,为其合理的工程设计和应用提供理论上的依据,通过三轴剪切试验对土工格室加筋土的强度特性进行了研究,并与筋材平铺加筋土的强度特性作比较。试验结果分析表明,用土工格室作为加筋材料,可以显著提高土体的抗剪强度,且其抗剪强度高于筋材平铺加筋土;加筋方式、加筋密度等对应力—应变曲线形状影响较大;要使土工格室加筋土强度得以充分发挥,需要较大的应变;在加筋率相同且格室平面尺寸也相同的条件下,土工格室高度较小的多层土工格室,其加筋土(复合体)的抗剪强度有所增大、整体性将会增强。     

瓦屋山电站厂房后侧边坡变形监测及稳定性分析

以瓦屋山水电站厂房岩质边坡工程为背景,首先分析厂房后侧边坡测斜孔孔口位移随时空变形规律,借此对边坡稳定性进行初步评价,然后采用刚体极限平衡法计算边坡安全系数,对监测数据的结果进行复核,得到现场监测和理论分析相结合的综合分析成果。