加筋土筋土界面特性试验研究

通过直剪试验研究路堤填料含水量对筋土界面特性的影响规律。试验结果表明,当填料含水量大于其最佳含水量后,界面破坏时的剪切力随着填料含水量的增加而降低。通过拉拔试验,研究填料种类、填料压实度、加筋材料对筋土界面特性的影响规律,可为加筋土工程的设计和施工提供参考。     

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。     

有纺土工布与粘土的界面摩擦特性试验研究

以有纺土工布为加筋材料,粘土为填料,进行了一系列直剪试验和拉拔试验,测试了有纺土工布与粘土间的界面摩擦特性。试验结果表明:两种有纺土工布与粘土的直剪界面强度和拉拔界面强度均符合莫尔库仑强度型,两种土工布与粘土间有较好的拉拔摩擦特性,直剪摩擦系数为0.87~1.71,拉拔摩擦系数为0.38~0.81;相同条件下拉拔摩擦系数为直剪摩擦系数的33%~64%。当用于加筋土工程时,其界面摩擦性能可以满足工程的需要。     

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。     

黄土与土工布的界面摩擦特性试验研究

以黄土为填料,土工布为加筋材料,进行了不同压实度条件下的直剪试验和拉拔试验,测试了两种土工布(PES 100-50、PES-PP 100-50)与不同压实度黄土间的直剪和拉拔界面强度以及摩擦系数.试验结果表明:两种土工布与黄土的直剪界面强度和拉拔界面强度均符合莫尔库仑强度理论.两种土工布与黄土间有较好的拉拔摩擦特性,但相同条件下的直剪摩擦系数比拉拔摩擦系数大.当用于加筋土工程时,其界面摩擦性能可以满足工程的需要.     

土工格室界面特性与处治路堤现场试验分析

拉拔试验能更好的反映加筋土结构中筋材的加筋行为,采用自制的拉拔试验装置来测试高填方路堤的现场砂粒填料与土工格室的界面特性参数,分析土工格室与土的界面摩擦作用,进一步研究土工格室的加筋机理。结合工程实例,对土工格室处治高填方路堤进行现场试验,分析格室在路堤横断面的受力特点以及格室的加筋性能。试验结果表明:土工格室拉拔受力是一个渐进式的过程,随着拉拔位移继续增大,格室后面几排网格依次受到填料的阻力,拉拔界面的剪应力呈台阶式的上升;格室与填料的界面摩擦角大于填料本身的摩擦角,且拉拔系数K大于1.0,格室加筋性能远优其他平面材料的加筋性能;在路堤横断面方向,格室承受拉应力;在新旧路堤搭接处,格室受拉应力最大,是重点需要处治的位置。研究表明格室能有效的约束路堤土的侧向变形,同时土工格室所在层位起到了扩散荷载的作用。     

高密度聚乙烯土工格栅与不同填料界面特性

该文采用直剪试验,对比分析了填料类型(河砂和碎石土)、含水率、正压力对高密度聚乙烯土工格栅加筋土界面剪切性能的影响。采用Mohr-Coulomb强度准则描述筋土界面剪切强度,借助修正的Duncan-Chang模型建立界面剪切位移与剪应力关系。结果表明:与加筋碎石土相比,加筋河砂界面存在明显的剪应力软化现象。河砂及碎石土中加了土工格栅后,抗剪强度分别提高60%~70%、22%~48%。加筋碎石土界面抗剪强度和抗剪切变形能力均强于加筋河砂。填料含水率的变化对界面剪切性能和剪切刚度指标影响较大。     

格宾网加筋煤矸石的直剪试验研究

以格宾网为筋材,以不同压实度的煤矸石为填料,进行了加筋煤矸石的直剪试验,获得了不同压实度煤矸石与格宾网间的直剪摩擦系数。试验结果表明：煤矸石与格宾网的直剪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。格宾网与煤矸石的直剪界面强度随煤矸石压实度的增加而增大,符合莫尔库仑强度型;格宾网与煤矸石间有较好的拉拔摩擦特性,直剪摩擦系数大于1;加筋格宾网后,煤矸石的直剪强度得到了提高,主要是通过提高内摩擦角来实现的。     

加筋土拉拔试验的拉拔过程数值模拟

在土工布加筋黄土的拉拔试验基础上,建立FLAC3D数值分析模型,研究了拉拔试验中筋材拉应力、填土应力和位移的发展变化过程。研究表明:在拉拔过程中,筋材的拉应力随着拉拔位移增加而增大,当位移达到一定值后筋材拉应力保持不变;筋材拉应力沿筋长线性减小;筋土界面的交互作用会使得填土位移和应力重分布,拉拔端填料的水平土压力增大,而筋材末端填料的水平压力减小。填料的位移随拉拔位移增加而增大,且受影响的填料范围不断扩大,受影响区域填料的形状由椭圆形逐渐发展成水平放置的钟形。     

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。     

煤矸石与土工布的界面摩擦特性试验研究

以煤矸石为填料,土工布为筋材,进行了一系列直剪试验和拉拔试验,测试了土工布与煤矸石间的界面摩擦特性,获得了不同压实度煤矸石与2种土工布（PES100—50、PES—PP100—50）间的直剪和拉拔界面强度和摩擦系数。试验结果表明：煤矸石与土工布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。2种土工布与煤矸石的直剪界面强度和拉拔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;2种土工布与煤矸石间有较好的拉拔摩擦特性,直剪摩擦系数为0．86～1．50,拉拔摩擦系数为0．43—1．16。     

锚固段穿越双地层拉力型锚索拉拔力学模型及应用

预应力锚索灌浆体与周围岩土体结合面的极限黏结强度是预应力锚索设计优化的基础参数，然而该参数的取值目前还严重依赖于经验，尤其对于锚固段穿越双地层的工况。此外，预应力锚索现场拉拔试验只是被用来验证初步设计方案是否满足极限承载力要求，并未与设计方案优化建立定量联系。基于对拉力型预应力锚索工作状态作出的合理化假设，建立了适用于锚固段穿越双地层的拉力型预应力锚索拉拔传力机理力学模型，即弹簧-粘片力学模型。该模型给出了锚索锚固段剪应力状态处于不同阶段时的锚固段剪应力分布函数、拉拔力上下限以及拉拔力-始端位移理论关系式。通过将弹簧-粘片力学模型与现场拉拔试验相结合，提出了一种适用于锚固段穿越双地层的预应力锚索极限黏结强度的半解析预测方法。通过与实际工程中的预应力锚索现场拉拔试验成果及三维有限差分数值分析的对比，验证了该预测方法的有效性及其在预应力锚索设计优化中的应用性。研究结果表明：采用所提出的半解析预测方法确定锚固段穿越双地层的预应力锚索极限黏结强度时，只需开展一组现场拉拔试验，从而克服了仅依靠现场拉拔试验获取双地层中极限黏结强度时需开展至少2组现场拉拔试验的缺点，可大幅节约工程造价且有效缩短了工期，具有较好的工程应用前景。     

粘土与木材接触面剪切特性试验对比研究

为研究粘土与木材接触面剪切特性,在原有及改装后的DSJ-2型电动四联等应变直剪仪上分别进行了粘土同木材界面的直剪和单剪试验,并作了对比分析。结果表明:单剪试验下粘土与木材界面的剪应力－剪切位移曲线开始阶段呈刚性关系,经非线性弹性阶段后由应变硬化段、应变软化段、塑性流动段组成;直剪试验下均成双曲线关系。在此基础上,提出了界面抗剪强度指标的经验换算公式（直剪试验下得到的界面抗剪强度指标乘以小于1的系数）,以修正应用于设计的直剪试验结果。     

含砂量对黏土与结构接触面剪切性质的影响

通过土体内部、土与钢以及土与混凝土的剪切试验,研究分析了土体含砂量对抗剪强度、摩擦角和黏聚力的影响。结果表明:土体内部、土与结构接触面的抗剪强度和摩擦角均随含砂量的增大而增大;土体内部的黏聚力随着含砂量的增大而减小,而土与结构接触面的黏聚力却随着含砂量的增大而增大。含砂量对土体的内摩擦角影响较大,而对土与钢和土与混凝土这两种类型的接触面影响较小。在试验参数范围内,对于任意含砂量和垂直应力,土体内部的抗剪强度、内摩擦角和黏聚力均大于土与钢和土与混凝土之间的抗剪强度、摩擦角和黏聚力。     

混凝土界面粘结性能有限元分析

关于超高性能混凝土（UHPC）与普通混凝土（NC）粘结界面的试验研究较多，但如何在有限元软件中进行有效的模拟并进行相关参数分析的研究仍较少。本文利用大型有限元分析软件Abaqus建立了采用粘聚力单元以模拟UHPC与NC粘结界面的有限元模型，并通过修改粘聚力模型参数分析了不同界面粗糙程度下UHPC-NC界面的粘结性能。建立了直接剪切、斜剪试验有限元模型，且利用摩尔库伦强度理论反推界面摩擦系数。结果表明：通过粘聚力单元模拟UHPC-NC界面能很好的反应实际的受力性能。     

预应力锚索注浆体与岩石黏结界面抗剪强度试验

通过锚固在硬岩和软岩中的岩锚抗拔试验以及注浆体与岩石胶结面的直剪试验,分别得到了注浆体与锚孔孔壁、注浆体与岩石胶结面的黏结强度参数。试验结果表明:在岩石的整体性和均质性较好的情况下,注浆体与岩石之间的黏结强度主要取决于黏结面的粗糙程度;硬岩强度高,抵抗钻头横向冲击的能力强,成型后的锚孔孔壁较为光滑;软岩强度低,抵抗钻头横向冲击的能力弱,成型后的锚孔孔壁较为粗糙,这增强了软岩岩锚的锚固段在注浆体与岩石黏结面上的承载能力,降低了该界面发生脱黏破坏的几率。鉴于锚孔孔壁粗糙度对岩锚承载强度影响较大,建议在以后的锚固工程设计以及预应力锚固规范的修订时对上述现象进行合理的考虑。     

不同压实度下路基土抗剪强度参数和CBR试验研究

为了研究压实度对路基土抗剪强度参数和加州承载比（CBR）的影响，选取粉土、砂土和黏土三种类型的路基土，分别进行击实试验、不同压实度下的直接剪切试验和CBR试验。结果表明:压实度对路基土的内摩擦角、黏聚力和CBR值影响显著，且均具有较好的相关性。在此基础上，以塑性指数表征路基土的类型，最佳含水率和最大干密度表征路基土的物理状态，以压实度为主要影响因素，建立了路基土的抗剪强度参数和CBR值预估模型，建立的预估模型不仅精度较高，而且具有普遍适用性，可为公路路基的设计与施工提供参考。     

塑料类材料与砂土接触界面直剪试验研究

在桩身中性点以上增加一个预制塑料套筒是一种减小桩身负摩阻力的方法。为了研究该方法优化负摩阻力的效果,考虑塑料种类和砂土颗粒粒径变化两个因素,通过直剪仪进行了砂土与四种塑料类材料(PVC,ABS,PC,PP)及混凝土的剪切试验。试验结果显示:塑料类材料与砂土接触界面特性与塑料类材料种类及砂土粒径密切相关。塑料类材料与砂土接触界面剪应力随着相对剪切位移的增大而增大,最大剪应力随着法向应力的增大而增大。砂土粒径越大,接触界面抗剪强度越高。塑料类材料与砂土接触界面的抗剪强度都明显低于混凝土与砂土接触界面的抗剪强度。四种塑料材料与砂土接触界面的抗剪强度,PCPVCABSPP,选用PP塑料套筒减少桩身的负摩阻力效果最佳。