土工格栅加筋路堤的机理分析

分析了土工格栅加筋路堤中筋材与土的相互作用,由于土工格栅的拉力激发产生了加筋作用;并介绍了土工格栅加筋机理的理论依据和试验分析。     

格栅加筋膨胀土拉拔试验测试值的数值模拟

单向土工格栅加筋膨胀土技术在治理膨胀土地区堑坡坍滑方面得到了成功的运用,该技术的关键是筋土间的相互作用力,需通过拉拔试验获得。国内外不少学者尝试用数值模拟来获取土中加筋的拉拔力,而模拟所需参数大多采用经验估算或文献获得。由于一些参数取值与实际不符,导致模拟结果与工程实测值有不小误差。目前通过完成系统试验获得所需参数后再做数值模拟的不多,而先做加筋膨胀土拉拔试验,再对其数值模拟的更鲜见。首先用直剪试验获得了膨胀土的抗剪强度指标,然后用自行研发的大型数控拉拔试验系统完成了单向土工格栅加筋膨胀土拉拔试验,取得了数值模拟所需单位面积刚度系数、筋土界面黏结强度及摩擦角等参数,重新设计并进行了带位移监测且改变施测上覆压力的拉拔试验。运用FLAC3D软件,利用其内置的土工格栅单元对试验测试结果进行了数值模拟。通过对拉拔力、监测位移的模拟结果与试验实测数值间的对比发现:两者误差较小,表明将数值模拟法用于预测加筋膨胀土试验中筋材的拉拔力及位移可行,能方便获取筋土间应力、应变的发生、发展与变化,可减少做拉拔试验的经济和时间成本,为加筋机理研究提供了一种快速便捷的研究方法。     

经编土工格栅加筋煤矸石的筋土界面特性试验研究

以煤矸石为填料,经编土工格栅为筋材,进行了一系列直剪试验和拉拔试验,测试了经编土工格栅与煤矸石间的界面摩擦特性,获得了不同压实度煤矸石与经编土工格栅间的直剪和拉拔界面强度和摩擦系数,并进行了对比分析。试验结果表明：经编土工格栅加筋煤矸石的直剪和拉拔剪应力和位移的关系为非线性,剪应力峰值随法向应力的增加而增大,直剪试验曲线呈稳态型,而拉拔试验曲线为软化型。经编土工格栅与煤矸石的直剪界面强度均随煤矸石压实度的增加而增大,符合莫尔库仑强度型;经编土工格栅与煤矸石间有良好的拉拔摩擦特性。     

土工格栅加筋柔性桥台计算机辅助设计

针对土工格栅加筋柔性桥台设计计算的特点，编制相应的计算机辅助设计软件，使计计算过程电算化；简要介绍了土工格栅加筋柔性桥台计算机辅助设计软件的设计计算原理、外部稳定性计算、筋材拉力计算、抗拨稳定性计算、编程实现、软件检测结果。     

单向土工格栅加筋膨胀土的拉拔力计算公式研究

为获得加筋土中筋材与填料间的作用力,国内外不少学者开展过拉拔试验,受测试仪器所限,多是研究双向土工格栅与砂土间拉拔力,建立拉拔力计算公式时,普遍认为它由表面摩擦力与横肋侧面阻力两者构成,而单向土工格栅因横肋的间距较大,目前对其与膨胀土填料间拉拔力的试验研究还鲜见。借鉴已有确定拉拔力的多种方法,提出最大拉拔力计算公式,采用自行研发的大型数控拉拔试验系统,利用其尺寸大、双向气囊加载、能消除侧壁摩擦等优势,优化试验方案设计以获取公式中两重要计算参数:一是将不同长度格栅剪去提供侧面阻力的横肋后实施拉拔,得格栅与填土间滑动摩擦系数;二是开展不同横肋数格栅的拉拔试验,测得单根横肋的端承侧面阻力。对比基于剪切破坏、冲切破坏及普朗特破坏3种机理分析所得端承侧面阻力结果,验证了试验测得的横肋端承侧面阻力较合理,并通过试验再次验证用最大拉拔力计算式分析不同型号、尺寸格栅加筋两种膨胀土及确定拉拔摩擦系数合理。研究成果可用于指导单向土工格栅加筋膨胀土工程的设计与施工以及格栅厂家对产品的改型升级。     

土工格栅与风积砂土界面作用特性的试验研究

土工合成材料加筋土工程中，土工合成与土的界面作用特性是关键的技术指标。文章以土工格栅为加筋材料，以风积砂为填料，通过直剪试验和拉拔试验研究土工格栅与风积砂土的界面作用特性，以便为土工格栅加筋风积砂土工程提供一些依据和参考。     

高路堤返包式加筋土挡墙的试验研究

为研究高路堤返包式加筋土挡墙结构的荷载状态和筋土相互作用,以我国西南山区一典型的高路堤返包式加筋土挡墙为工程依托,其上部为8 m高的未加筋路肩,下部为14 m高的返包式土工格栅加筋路堤,现场安装土压力盒及筋带柔性位移计,开展为期1 a的现场监测试验,深入分析加筋土体内部垂直土压力、土工格栅应变的分布规律以及加筋土挡墙的潜在破裂面形式。测试结果表明:格栅的网兜效应在土体中形成托举力,使得土工格栅可以有效改善筋土复合体内部的应力分布,减小垂直土压力;对于上部有路肩填土作为超载的加筋路堤挡墙结构,其加筋土体可划分为"斜坡荷载影响区"和"垂直荷载影响区",两区分界位置附近的垂直土压力和土工格栅应变均出现峰值;土工格栅应变沿筋长方向呈非线性分布,距离坡面4 m内的土工格栅变形在工后有随时间增大的趋势,但筋带最大拉伸应变仅为1.32%,筋带受到的最大荷载不超过40 kN/m,远小于其极限拉伸强度(165 kN/m);由实测筋带变形推算的潜在破裂面与采用GeoStudio和Geo5数值计算的潜在破裂面趋势较为一致,但数值计算的潜在破裂面相对于实测推算更靠近加筋土体内部,路堤的整体稳定性更高,数值计算结果偏于安全。     

土工格栅拉筋材料的摩擦特性研究

土工格栅以其良好的摩擦特性常用作加筋土结构筋材。在基于分析土工格栅与土体的相互作用的基础上,研究了土工格栅摩擦特性的试验确定方法,从试验加载方式、侧壁边界效应和尺寸效应、填料厚度和压实度以及筋材夹持情况等几方面分析了影响拉拔试验的主要因素,为正确设计土工格栅拉拔试验和确保其参数的可靠性提供了技术保证。     

基于数值分析的土工格栅加筋陡坡路堤优化设计研究

为了探讨土工格栅加筋陡坡路堤设计参数对稳定性的影响,以G216线民丰至黑石北湖公路项目土工格栅加筋陡坡路堤工程为例,借助Midas GTS NX有限元软件实现土工格栅加筋陡坡路堤的建模,研究路堤构造形式、填土参数、筋材参数对路堤最大水平位移以及路堤稳定性的影响规律.结果 表明:填土黏聚力、内摩擦角以及土工格栅弹性模量越大,加筋路堤最大水平位移越小,路堤整体稳定性越好;对于高陡坡路堤,可以通过路堤分级的形式对路堤进行加固;"上疏下密"型布筋方式比"中间密"型以及"均布"型更能有效限制路堤的水平位移;在加筋陡坡路堤设计时,建议土工格栅的弹性模量不低于7 MPa,筋材布设层间距不大于60 cm.     

土工格栅加筋陡边坡路堤位移特性的试验研究

为了解土工格栅加筋陡边坡路堤的位移特性,通过离心模型试验和土工格栅应变的现场观测进行了研究.获得了土工格栅加筋路堤横断面位移分布和路堤中土工格栅应变随时间变化的情况,发现在边坡坡脚浸水的情况下,加筋模型有绕边坡坡脚倾覆的趋势,倾覆趋势随加筋密度的增大和边坡坡度的增大而增大,而不加筋路堤边坡发生了滑塌,表明土工格栅的加入提高了路堤的整体性.在边坡坡脚浸水的情况下,地基土体在边坡坡脚附近的推移以及在路堤下部的沉降是路堤破坏的主要原因,有无加筋、加筋密度和边坡坡度对地基土体位移的分布特性影响不大.     

负泊松比土工带及土体加筋性能研究

土体加筋材料性能极大地影响加筋结构稳定性,现提出一种N土工带,通过拉拔试验研究N土工带加筋效果。试验从细观角度研究筋土作用力变化规律,并借助数值模拟研究N土工带加筋机理。结果表明:N土工带与普通土工带相比具有更好的加筋性能,在竖向荷载较大时N土工带加筋效果更为显著,为其在高加筋土结构中应用提供参考。     

土工格栅轴向刚度对复合地基的影响分析

为了探讨土工格栅轴向刚度对复合地基的影响,通过有限元数值软件建立了复合路基分析计算模型并验证了其合理性,分析了不同土工格栅刚度情况下潜在滑移面、路堤稳定性、土工格栅筋材拉力、水平和竖向位移的变化规律,结果表明:改变土工格栅刚度,潜在滑移面的位置和形状无明显改变,稳定安全系数和路基沉降基本不变;筋材刚度越大,格栅拉力峰值越大,土工格栅刚度的增加对于地基加固效果有明显的作用;增大筋材刚度可以减小路堤坡脚水平位移,尤其是浅层软土的水平位移,但作用并不十分显著。     

黄土地区加筋路堤变形控制效果研究

将土工格栅作为加筋材料铺设于黄土路堤中能够有效改善路堤的变形特性,提高路堤的稳定性。通过一系列土工试验,研究了山平高速公路黄土路堤填料的基本物理力学性质;建立数值分析模型,对比分析了交通荷载作用下黄土路堤在未加筋和加筋两种工况下的变形特性;研究了筋材布设方式对黄土加筋路堤的影响,并进行了参数分析。结果表明：土工格栅能够有效减小黄土路堤顶面沉降、不均匀沉降和侧向位移;当格栅铺设层数相同时,等间距铺设的效果要好于非等间距铺设;荷载大小、填土参数、筋材参数对加筋路堤工作性状影响较大;筋土界面似摩擦系数对边坡稳定性影响较大。     

高陡坡土工格栅加筋土堤地震动力响应分析

为了研究不同地震波作用下高陡坡土工格栅加筋土堤任意时刻任意高度结构的位移和土工格栅受力大小,以某高陡坡土工格栅加筋土堤项目为研究对象,考虑结构位移和筋材受力的主要影响因素,提出厚高比的定义。采用了数值模拟和理论分析的方法,分析了同一高度下不同填土层厚的高陡坡土工格栅加筋土堤,在地震波作用下的位移、加速度、放大倍数情况,以及结构任意高度位移筋材受力大小的计算方法。结果表明:高陡坡土工格栅加筋土堤厚高比越小,结构耗散的地震动力能量越多,抗震性越好,相反则抗震性越差;厚高比越大,地震加速度下位移和土工格栅受力越大,相反则位移和土工格栅受力越小;随着地震加速度和厚高比的增大,土工格栅单元的最大轴力呈二次型增长模式,从上到下每一层填土中心附近土工格栅轴力线性减少;不同地震加速度下不同厚高比土堤的水平位移呈非线性增长模式,并且从上到下每一层填土中心处的位移呈二次型增长;通过每一层土工格栅上受力最大点的连线,可得出地震荷载作用下的潜在滑裂面。通过理论计算结果与模拟结果做对比,发现两者数值基本接近。研究为高陡坡土工格栅土堤坑抗震设计提供理论依据。     

加筋碎石力学性能试验研究

为促进加筋碎石在高等级沥青路面结构之中的应用,特征采用3种加筋材料(土工布、双向土工格栅、三向土工格栅)、2种级配碎石进行了不同组合工况下加筋碎石的无侧限抗压试验。试验结果表明:①碎石经过加筋处理后抗压特性有明显改善,对于试验采用的3种筋材,双向土工格栅和三向土工格栅的加筋效果优于土工布;②加筋碎石的无侧限抗压强度随加筋层数的增多或压实度的提高而增长,加筋层数较多且压实度较高时,抗压强度存在峰值;③碎石中粗颗粒含量越高,加筋碎石的无侧限抗压强度越高,加筋效果越明显。     

高速改扩建路基施工中土工格栅加筋技术优化研究

为充分发挥土工格栅加筋技术在高速改扩建施工中的优势,进一步解决公路路基加宽施工中的差异沉降问题,本文以云南省昆明市附近一段改扩建高速公路为例,建立改扩建路基有限元模型,分析不同路基填筑高度后的地表附加沉降及路面横坡变化规律。采用土工格栅加筋技术,通过改变土工格栅的弹性模量,加筋长度、铺设位置及加筋层数等技术参数,分析不同参数下路基表面沉降及横坡的变化。研究结果表明:土工格栅等加筋材料对减少路基沉降效果明显,但路基高度超过5m,单纯靠加筋处治减缓路基差异沉降效果不显著。当加筋材料弹性模量为1GPa时,在地表顶层和底层铺设两层加筋材料能满足经济性与有效性的双重要求。该研究结果对公路路基加宽施工中加筋技术的的设计、施工提供了技术参考。     

含水率对经编土工格栅与土界面作用特性的影响

加筋土工程中,加筋与填土间的界面作用特性是最关键的技术指标,直接决定工程的稳定性,而土体含水率的变化会影响加筋与填土间的界面作用特性。通过室内拉拔试验研究了不同含水率条件下经编土工格栅与土体间的界面作用特性,试验结果表明:在相同的法向应力下,土工格栅被拔出破坏时对应的极限表观摩擦阻力随着土体含水率的增加而降低;不论土工格栅是整体被拔出破坏还是纵肋被拔出破坏,土工格栅和土体界面间的表观摩擦角和表观粘着力均随着土体含水率的增加而降低;土工格栅与土体界面间的破坏形式由土工格栅的整体被拔出破坏转变为纵肋被拔出破坏时对应的法向应力随着土体含水率的增加而增大。     

车辆动载作用下双级柔性加筋挡墙应力分析

以娄衡高速公路双级柔性挡墙工程为背景,采用MidasGTS NX有限元分析软件,对车辆动载下加筋挡墙的应力变化规律进行研究。通过对模型不同时刻、不同部位应力在加筋与不加筋2种情况下的对比分析以及各层土工格栅应力的分析,得出以下结论:车辆动载下,土工格栅对不同时刻水平正应力的变化规律和路面各层的大主应力变化几乎没有影响,但是土工格栅能有效地减小路面各层的小主应力。另外,第一层土工格栅控制最大压应力,第五层土工格栅控制最大拉应力。     

土工格栅在处治软土路基变形中的应用研究

为研究土工格栅对公路软土路基变形影响的工作性状,依托山西某高速公路工程,采用土工格栅和土工布作为不同加筋材料与非加筋土进行试验路施工及工后监测。结果表明,相对无筋土,土工格栅降低软土路基的沉降位移最大值可达11%,侧向位移值减小约51%;加筋材料的不同对变形的发展也有差异;同时,土工格栅有利于路基断面均匀受力,提高路基稳定性。     

竹筋格栅加固高陡沟壑黄土填方路基数值模拟研究

竹筋格栅是一种新型加筋材料,其具有的高强、环保等特点使其优于土工格栅等传统加筋材料。通过ABAQUS三维建模计算,对高陡沟壑黄土填方路基填土与原状土交界面竹筋格栅加固效果及其影响因素进行研究。研究结果表明：黄土填方路基填土与原状土交界面最大差异沉降和最大横向位移均位于路基顶部;在填土与原状土交界面采用竹筋格栅加筋后交界面差异沉降较加筋前明显减小,交界面横向位移亦明显减小;相比于中部和底部,在路基上部位置铺设竹筋格栅效果最优,交界面差异沉降减少量最大;竹筋格栅间距存在最优加筋间距,即界面差异沉降控制效果随格栅间距变密而提升,但间距过密时效果提升不明显。在实际工程中可仅在路基中上部位置铺设竹筋格栅,并选择最佳的格栅间距。