三向土工格栅变形及筋土界面特性试验研究

为探讨三向土工格栅的筋土界面特性,以三向土工格栅为研究对象,考虑0和90两种拉拔方向（分别记为TX_0工况和TX_90工况）的影响,开展了一系列室内拉拔试验。通过对格栅试样沿拉拔方向4个断面的位移进行监测,研究了三向土工格栅的拉拔力-拉拔位移关系、分段变形特性、三向土工格栅的筋土界面剪胀（缩）特性、平均摩阻力-相对位移特征以及拉拔方向对筋土界面强度参数的影响。研究结果表明:填砂压实度对三向土工格栅拉拔力和筋土界面剪胀（缩）特性的影响显著;法向应力越高,筋土界面剪缩性越大,而剪胀性越小,达到最大剪缩（胀）量所需的剪切位移也越大;筋土界面摩阻力的发挥是一个渐进的过程,呈弹塑性-软化特征;法向应力高于20kPa时,TX_0工况的筋土界面强度较TX_90工况更高。      

土工格栅与土体界面摩擦特性试验研究

土工格栅与土体界面摩擦特性指标是加筋土结构设计的关键。基于分析土工格栅与土体的界面摩擦形式,进行了一系列室内筋土界面拉拔试验和直剪摩擦试验,测试了两种试验条件的界面摩擦特性。试验结果表明：土工格栅与砂砾料接触面抗剪强度较高,而与粘土接触面抗剪强度很低。剪切速率对两种试验方法测得的界面摩擦特性指标有不同的影响。随着法向应力的增加或剪切速率的降低,筋土界面剪应力力峰值以及其对应的剪切位移增大。土工格栅的横肋对筋土界面特性具有重要贡献。随着填料压实度的提高,土工格栅加筋效果越明显。     

加筋土工程中直剪试验与拉拔试验研究

对两种加筋材料与高液限粘土之间分别进行了直剪试验和拉拔试验,通过分析可得,筋土之间的剪应力随着垂直压力的增大而增加,但随着垂直压力的增大筋土之间剪应力增长率减小,即随着垂直压力的增加,筋土之间的剪应力收敛于某一上限值;由于加筋材料在试样制作过程中不可避免地在土中发生凹凸变形使土体对筋带产生一定的锚固作用,拉拔试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力均大于直剪试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力.因此,实际加筋土工程中,拉拔试验更能较好的反映其真实的工作状态.     

加筋土工程中直剪试验与拉拔试验研究

对两种加筋材料与高液限粘土之间分别进行了直剪试验和拉拔试验，通过分析可得，筋土之间的剪应力随着垂直压力的增大而增加，但随着垂直压力的增大筋土之间剪应力增长率减小，即随着垂直压力的增加，筋土之间的剪应力收敛于某一上限值；由于加筋材料在试样制作过程中不可避免地在土中发生凹凸变形使土体对筋带产生一定的锚固作用。拉拔试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力均大于直剪试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力。因此，实际加筋土工程中，拉拔试验更能较好的反映其真实的工作状态。     

BFRP锚杆锚固系统界面应力试验研究

玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)锚杆是由树脂和玄武岩纤维组成的新型材料。与传统钢筋相比,它具有强度高、耐腐蚀性强、抗震性能优越等特点。由于传统的拉拔试验无法测量BFRP锚固系统第二界面的剪应力分布,故本次实验采用第二界面附近的埋地土压力计法获得试验数据。通过对BFRP锚杆锚固系统拉力荷载位移关系曲线的试验,可以看出该曲线由三段组成:弹性变形阶段,基本呈线性增长关系,弹塑性变形阶段为梯度曲线的增长关系;随着荷载的增加,锚固段局部的剪应力达到极限值。随着载荷的增加,形成塑性变形,形成局部塑性区,塑性区逐渐扩大;在塑性变形区或破坏阶段,锚固系统的锚固区产生塑性变形。试验结果表明,利用埋地土压力计测量锚固系统第二界面剪应力分布的方法可以有效地提取数据信息,测得的剪应力分布趋势与土压力计测得的剪应力分布趋势吻合较好。与理论计算结果相比,更符合实际工程情况。     

加筋土筋土界面特性分离式试验研究

选择工程常用的经编涤纶双向土工格栅和粘土分别作为加筋土的加筋材料和填料,通过室内拉拔试验和格栅拉伸试验对加筋土的筋土界面连接特性作分离式试验研究。试验结果表明：粘土直剪摩擦强度和加筋土格栅拉拔摩擦强度随法向应力增大而增大,其强度包线均是一条直线,但是经编涤纶格栅与填土界面是一薄弱面;格栅在拉拔试验过程中其拉伸强度和所占比重均随着法向应力的增加而增加,法向应力25~100 kPa变化范围格栅拉伸强度范围是1.22~6.44 kPa,所占比重范围是11.86%~11.27%;增加一定量粗颗粒的填土;采取相应措施更加牢靠的夹持固定加筋格栅,充分发挥格栅的拉伸强度,采用相应措施确保节点处的强度,将会有效提高加筋土的抵抗破坏变形能力。     

不同网孔形状格栅加筋土界面特性试验研究

为探讨土工格栅网孔形状对筋土界面特性的影响,选取网孔尺寸和力学特性相近的三角形网孔土工格栅和矩形网孔土工格栅进行了拉伸试验.基于拉拔阻力、筋土界面抗剪强度、界面表观摩擦系数及格栅肋条变形等参数的变化规律,对不同法向压力及拉拔方向工况下格栅网孔形状对筋土界面特性的影响进行对比分析,结果表明:三角形网孔土工格栅对砂土颗粒侧向位移的限制大于矩形网孔土工格栅;对于三角形网孔土工格栅,工况TX_0和工况TX_90的峰值摩擦角分别为48.2°和38.2°,矩形网孔土工格栅工况SS20的峰值摩擦角仅为35.9°;拉拔过程中,三角形网孔土工格栅的横向肋条和对角线肋条出现了不同程度的挠曲变形,矩形网孔土工格栅的肋条主要为纵肋拉伸变形.     

Netlon土工格栅与土界面性能的研究

根据直剪试验结果，利用两种不同的非线性模型分析土工格栅与土体之间界面摩擦性能，阐明了基于Ｄｕｎｃａｎ－Ｃｈａｎｇ关系模型的局限性，讨论了正应力和压实度对界面抗剪强度，残余抗剪强度，剪切劲度模量，破坏比等力学参数的影响，对两种不同土的直剪试验结果进行了比较，说明了增加土体中粗颗粒含量能改善界面抗剪强度指标。     

破碎泥岩颗粒与钢护筒接触面往复剪切特性试验研究

通过改进的室内直剪仪,控制试样颗粒级配、干密度、含水率等,研究钢-土接触面剪切特性在不同往复剪切圈数下的变化情况。分别在法向应力100,200,300,400 k Pa条件下,记录不同剪切圈数下剪应力和法向位移的变化情况,引入摩尔-库伦准则分析了剪应力位移关系曲线、极限剪应力以及法向位移随往复剪切圈数的变化规律,发现剪应力位移关系曲线呈先急剧上升后趋于稳定的现象;随着往复剪切圈数的增加,极限剪应力和法向位移均有逐渐减小的趋势,且在一定的剪切圈数后趋于稳定;黏结力随剪切圈数的增加表现为先增大后减小最后趋于稳定,而内摩擦角则逐渐减小并趋于稳定。     

大型土工合成材料各向异性直剪仪研制

已有直剪仪直剪试验所得土工合成材料与填土界面力学性能不一定能真实反映工程实际,基于此创新性地提出圆形剪切盒设计理念以及筋土界面各个方向力学性能检测的实现方法,保障试验所得到的筋土界面力学性能真实反映工程实际。     

筋土界面摩擦特性影响因素分析

以整体式单向聚乙烯土工格栅与钢塑复合加筋带为加筋材料,以含细粒土砂为填料,设计了高速公路拓宽工程加筋边坡。通过室内拉拔试验对填料在不同含水量和不同压实度条件下与土工格栅之间的摩擦特性进行分析,并对比了原样土工格栅、去除横肋的土工格栅和土工加筋带三者之间的界面摩擦特性。分析结果表明:在填料含水量高于填料的最佳含水量时,筋土界面强度随着含水量增加而降低,且变化明显,随着填料压实度的提高而不断增强,加筋效果也明显增强;土工格栅的横肋对筋土界面特性影响非常明显,贡献率高达50%以上。     

土工格栅在公路工程中的试验研究

主要是通过进行拉拔试验分析不同填料与格栅之间的相互作用。土与格栅之间的相对位移较大时,土与格栅的两面都发生了相对位移,进行拉拔试验比较合适。法向应力增大,拉拔试验的剪应力的最大值以及相对应的位移量都后不同程度的提高。     

冻融循环作用对桩锚支护深基坑的土体材料强度参数影响试验研究

季节性冻土地区的土材料在冻融循环作用后的强度参数对深基坑支护体系的安全性影响显著。在季节性冻土地区深基坑支护稳定性设计和施工中,考虑冻融循环作用后的土材料抗剪强度具有一定的实际意义。采用直剪试验方法对冻融循环作用前后土材料强度参数进行研究,绘制剪应力与剪切位移关系曲线,抗剪强度与垂直压力关系曲线,结合强度曲线计算得到内摩擦角及黏聚力。分析表明:冻融循环结束后,土体的最大剪应力比冻融循环前降低;土体的抗剪强度参数,内摩擦角在冻融循环作用结束后减小,黏聚力有所增加。     

寒区公路土质边坡冻融界面的抗剪强度试验

季节冻土地区公路土质边坡在春季融化期经常发生浅层滑坡,对公路运输造成了严重的潜在威胁。冻融界面处的土体抗剪强度是发生滑坡的直接影响因素,采用不同的材料配比设计冻融界面的抗剪强度模型试验,该试验针对不同的土体含水量以及冻融循环次数进行剪应力测试,通过试验获得界面抗剪强度与冻融循环次数间的关系,基于数据得到冻融界面土体抗剪强度的损伤模型。考虑到正融土质边坡发生失稳破坏时其抗剪强度与土体内部的受力条件及边坡的几何尺寸有关,因此通过试验得到土体剪切强度后,可为评价季节冰冻区边坡稳定性提供直接数据参考,也可为季节冰冻区土质边坡的设计以及稳定性分析提供借鉴。     

地震作用下锚固体界面剪切作用研究

采用数值模拟的方法构建了地震作用下锚杆力学响应数值模型,并通过现场试验所得数据验证了模型的合理性及可靠性。依托此数值模型,进一步研究了锚杆锚固体界面剪应力在静力和地震作用下不同的变化规律。结果表明:砂浆周围岩土体所受剪应力的值与拉拔力呈正相关,随拉拔力的增大而逐渐增大,并且由内向外逐渐扩散递减。在地震作用下,锚固体界面剪应力的峰值位置会发生移动,由初始的锚杆端头不断向锚杆底端移动,直至锚固体系整体破坏。     

粗颗粒含量对川西混合土抗剪强度的影响

混合土在川西地区广泛分布,由其构成的山区公路路基的稳定性是实际工程中亟需关注与研究的问题. 针对混合土抗剪强度受粗颗粒含量变化影响较大的特征,选取川西山区路基填筑用的天然混合土,分别进行小型与大型直剪试验,系统研究了粗颗粒含量对混合土剪应力-位移曲线和内摩擦角的影响规律. 试验结果表明:粗颗粒含量差异导致混合土抗剪强度发生明显变化,且在不同的粗颗粒含量区间,抗剪强度会呈现不同的变化趋势;当粗颗粒含量从0增至30%时,内摩擦角增长速率较慢;在30%～60%之间递增时,内摩擦角增长速率变快;超过60%时,增长速率回缓,即有两个界限值;通过颗粒骨架理论解释了界限值产生原因,并从宏微观角度分析了抗剪强度在不同区间内的主要影响因素差异,可为混合土结构物稳定性评估提供取值与理论分析依据.      

复合式路面层间界面剪切滑移特性

依托南大梁高速公路复合式路面试验段, 测试了不同糙化界面的露骨率和构造深度, 并钻取芯样进行45°剪切试验。结合45°剪切试验测试结果与层间剪切过程力学特性, 将层间剪变特性曲线划分为弹性阶段、破坏阶段、剪切强度衰减阶段和残余阶段, 采用界面构造深度、剪切强度峰值、剪切强度峰值对应层间相对滑动位移和残余剪切强度等指标评价层间剪变特性, 分析了界面糙化方式、防水黏结材料类型和用量、温度和加载速率对复合式路面层间剪变特性的影响。测试结果表明: 凿毛界面构造深度(1.17mm) 大于喷砂界面构造深度(0.37mm), 结合不同糙化界面下剪切过程的层间力学特性差异, 凿毛界面较喷砂界面所成型复合试件具有更优的抗剪性能; 防水黏结材料相同时, 凿毛界面层间剪切强度峰值对应层间相对滑动位移(0.19~0.79mm) 较喷砂界面(0.16~0.33mm) 更大, 且防水黏结材料对残余剪切强度和剪切强度峰值的影响大于层间剪切强度峰值对应层间相对滑动位移的影响; 整体而言, 温度对层间剪变特性影响显著, 5℃时层间剪切强度峰值为40℃时的7.0~10.0倍, 测试条件对层间剪切强度影响较大, 50mm·min-1加载速率时测试层间剪切强度峰值为5mm·min-1加载速率时的1.9~3.5倍。可见, 凿毛糙化方式更有助于提高复合式路面层间剪切强度, 且复合式路面层间剪变特性需采用多指标予以评价。      

立转式开启桥桥面铺装力学性能研究

利用带有环境箱的直剪试验装置,测试并研究了不同温度下的复合试件层间抗剪切性能,绘制试件在受剪过程中的剪应力与位移曲线,根据曲线计算分析层间抗剪强度以及层间剪切模量,利用抗剪强度与层间剪切模量评价不同温度工况下的复合试件层间力学性能。借助有限单元法建立开启桥数值分析模型,计算不同模量下开启桥层间剪应力,定义危险系数,综合分析层间力学性能。研究表明:温度越高层间剪切模量越低,抗剪强度越小,层间危险系数越高,建议高温天气减小开启速度。变速开启状态下层间最大剪应力均大于匀速开启状态下层间最大剪应力,建议在设计阶段采用变速开启方案模拟研究开启桥铺装层层间力学性能。     

拉拔荷载下黄土隧道系统锚杆力学特性分析

基于Mindlin问题的位移解导出了拉拔荷载作用下砂浆锚杆的剪应力分布和轴力分布的弹性解.依托岢临高速公路某黄土隧道,通过现场试验得出边墙系统锚杆的极限拉拔力,分析了拉拔荷载作用下边墙系统锚杆的受力特性;探讨了不同土体性质下砂浆锚杆剪应力及轴力的分布形式.研究成果为黄土隧道系统锚杆的设计和优化提供了理论依据,对设计和施工具有指导意义.     

拉拔荷载下黄土隧道系统锚杆力学特性分析

基于Mindlin问题的位移解导出了拉拔荷载作用下砂浆锚杆的剪应力分布和轴力分布的弹性解。依托岢临高速公路某黄土隧道,通过现场试验得出边墙系统锚杆的极限拉拔力,分析了拉拔荷载作用下边墙系统锚杆的受力特性;探讨了不同土体性质下砂浆锚杆剪应力及轴力的分布形式。研究成果为黄土隧道系统锚杆的设计和优化提供了理论依据,对设计和施工具有指导意义。