加筋土拱坝设计研究

本文详细介绍了以攀西地区广泛分布的"昔格达土"加熟石灰拌和成三七灰土,并加竹筋形成复合土材料,成功地在山区修建了高35 m,弧长166.3 m的圆弧形加筋(竹筋)土拱坝挡土结构的设计方案及其"换土引流"的加筋(竹筋)土拱坝基础处理方案。此种圆弧形加筋(竹筋)土坝挡土结构解决了在基础承载力差的软土上修建高挡土结构的技术难题;其"换土引流"基础处理方案同时解决了加筋(竹筋)土拱坝地基承载力低的难题及其基础的排水问题。独特的防水、滤水体系设计、灰土面板设计及基础处理方案等多处设计,经查新属国内领先。加筋(竹筋)土坝实际应用近10年,效果良好,安全可靠,而且与同等支护高度、长度的其它支护结构相比较,造价仅为其30%左右,经济效益十分显著,为山区修建高边坡支挡结构提供了成功的范例。     

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。     

土工格栅加筋橡胶碎石混合料大型三轴试验研究

为研究土工格栅加筋橡胶碎石混合料的力学特性与变形控制作用机理,基于大尺寸三轴试验,分析3种橡胶掺量碎石混合料在不同加筋形式下的应力-应变关系曲线、体变-轴向应变关系曲线,研究土工格栅竖向间距、筋材层数对其力学响应与变形特性的影响规律,并对试验结果进行拟合分析。研究结果表明,合理的土工格栅布置形式能有效提升橡胶碎石混合料峰值应力并抑制其发生剪胀变形。试验中5种双层加筋的最优竖向间距为d=150 mm。土工格栅的加筋效果在达到一定轴向应变后才能得以体现,且随着试样中橡胶掺量的增加,此轴向应变值逐渐增大。3种橡胶掺量碎石混合料均随着土工格栅加筋层数的增多,加筋效果显著提升,同时加筋层数相同的试样,其剪切破坏形态基本一致。随着橡胶掺量的增加,试样的剪切破坏模式由应变软化型逐渐过渡为应变硬化型,同时土工格栅的加入也增加了试样的延性。基于邓肯-张双曲线模型,增加拟合参数ψ,修正了能够描述橡胶碎石混合料的应力-应变特征的预测公式,并验证了该公式的合理性。研究成果可为橡胶碎石混合料的实际应用提供一定的理论基础。     

用土工格栅加筋的粘性土试验路堤

用土工格栅加筋的粘性土试验路堤Ｙ．Ｌｉｎ，Ｊ．Ｄ．ＳｃｏｔｔａｎｄＤ．Ｃ．Ｓｅｇｏ１前言过去几十年来，土工织物及土工格栅已被广泛应用于加筋上中，加筋土的应用可减少建筑物造价，增加土工结构对地面位移的承受能力并使那些因土质差或道路用地限制而使用一般方法...     

土工格栅拉拔试验与离散元数值模拟研究进展

为深入研究土工格栅的加筋机理,基于前人的研究成果,阐述拉拔试验中影响土工格栅与筋土界面特性的因素,介绍土工格栅和土体离散元建模以及拉拔荷载下筋土相互作用的可视化和量化分析结果,并提出有待深入研究的方向。研究表明:在试验研究方面,研究人员多采用传统试验方法,从试验边界条件、土工合成材料类型、土料类型及参数、加载条件等方面较为系统地研究各因素对筋土相互作用的影响;随着测试技术的发展,新型试验仪器可有效弥补传统测试方法的不足,并实现筋土界面作用分析的可视化。此外,离散元数值模拟是试验研究的重要补充,大量模拟结果可从细观层面更为深入地阐述筋土界面的作用机理。     

加筋宽度与间距对膨胀土特性影响研究

为研究挡土墙背后加筋宽度与间距对膨胀土特性的影响,以广西南宁三塘地区膨胀土为填料,铺设土工格栅形成膨胀加筋土,制作挡土墙模型,进行不同加筋宽度与间距的模型试验,研究侧向压力与膨胀变形在不同加筋宽度和间距下的变化规律.试验结果表明:纯膨胀土的渗透性很小,加筋后,土工格栅有导水作用,增加了排水通道,能在短时间排出水分,停止注水后土的体积含水率骤降,侧向压力大幅度减小;膨胀土吸水膨胀后,土工格栅与膨胀土之间存在界面摩擦力,导致土工格栅被拉紧,应变增加,同时限制膨胀土的膨胀;随着加筋密度与宽度的增加,膨胀土的膨胀变形与侧向压力减小,减小加筋间距提升的限制效果比增加加筋宽度更加明显.     

从损伤角度讨论加筋土的强度

进行了加筋土、素土及损伤土的三轴压缩剪切试验,其中损伤土的强度试验按2种方法进行。通过比较,发现加筋土的强度比素土的大,而素土的强度比按方法3所得损伤土的强度大,结合有关文献中的试验资料,按文中定义的5个强度的相互关系分析,认为加筋土的强度是在损伤土的强度基础上增加了一个强度增量而得到,此强度增量是由加筋材料的作用体现出来,若这个增量不足以弥补素土和损伤土之间的强度差值,则加筋土的强度会低于素土的强度,这主要是加筋材料给土试样造成了难以弥补的损伤;若加筋材料的补强作用足以弥补这种损伤,则显示出加筋的作用效果,这种补强作用的效果与加筋材料性质和它在试样中的位置有关;按方法4所得损伤土的强度比素土的强度大,其值同加筋土强度相当,从而证明加筋材料在试样的固结过程起加强作用,试样在剪切阶段表现出比素土高的强度,未发现加筋材料在试样的击实阶段起加强作用。     

多级加筋土高挡墙的工程特性及影响因素

通过8级加筋土高挡墙工程的现场原位监测,研究多级加筋土高挡墙后土体垂直土压力、墙背侧向土压力以及土工格栅筋材应变分布规律。结果表明:墙后垂直土压力、墙背侧向土压力和筋材应变均与填土高度成正比。墙后垂直土压力沿筋材方向呈非线性分布,最大值均靠近筋材中后部;墙背侧向土压力的增长速率随填土高度的增加而逐渐减小;土工格栅筋材沿筋长方向的应变非常小,且大部分呈双峰值分布,第1个峰值靠近墙面板,第2个峰值远离墙面板。运用PLAXIS2D软件进行多级加筋土高挡墙施工过程的数值模拟,研究筋材长度、间距及填料的内摩擦角对多级加筋土高挡墙水平变形特性的影响。结果表明,筋材的长度和间距对高挡墙水平变形的影响比较显著。     

土工格栅加固膨胀土路堤边坡稳定性的试验分析

利用离心试验和数值模拟方法研究土工格栅加固膨胀土路堤边坡稳定性效果并给出设计参数。对不同加筋方案(竖直间距0.5、1 m)与不加筋的膨胀土路堤边坡位移的分析结果表明:(1)中心填高为10.9 m、坡率为1∶1.5的素膨胀土路堤边坡在自然状态下不稳定;(2)对于整体稳定性好,仅存在浅层破坏的膨胀土路堤,铺设长度为4 m,间距为0.6~0.8 m的土工格栅可保证路堤稳定性;(3)对于存在整体稳定性问题的路堤边坡,需加长土工格栅长度或采用通长配筋方法提高路堤边坡稳定性。土工格栅对膨胀土路堤边坡的稳定性提高有显著作用,是有效的措施。     

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。     

竹筋格栅加筋山区挖填路基 受力变形研究

利用我国西部山区的竹材作为挖填路基的加筋材料,对湘西楠竹筋材的抗拉、抗弯强度进行测试,并与传统加筋材料的力学性能进行比对;基于Pasternak模型对挖填路基进行简化,对竹材加筋挖填路基抗弯变形性能展开研究;利用FLAC3D有限差分软件建立加筋挖填路基三维模型,就加竹筋格栅、加土工格栅及不加筋3种工况下的路基顶面差异沉降进行对比分析。研究结果表明:竹材能满足规范对筋材力学性能的要求;竹筋格栅加筋能有效减少路基顶面差异沉降,且其加筋效果优于土工格栅。研究成果可为控制挖填路基填挖结合部差异沉降提供技术支撑,为挖填路基的设计、施工提供参考。     

高速铁路土工格栅加筋膨胀土边坡作用机制

土工格栅加筋处治是解决膨胀土边坡问题的关键技术。为深入研究格栅与膨胀土相互作用机制,依托南宁铁路改柳南线工程,开展加筋设计及格栅抗拔稳定性计算。将考虑膨胀土侧向膨胀影响及格栅反包约束作用的设计方案应用于实际工程中,并通过预埋设的监测元件,对自然降雨-蒸发气候下加筋边坡的含水率、应力、位移及格栅应变的变化特征进行长期监测。研究结果表明：在考虑侧向膨胀及格栅约束的影响下,土工格栅的抗拔稳定安全系数仍满足规范要求。基于监测数据发现,受大气环境影响,体积含水率的波动幅度由浅至深逐渐减弱;格栅应变变化趋势与土体应力变化趋势基本一致,随季节性干湿气候呈“波浪”式变化;靠近坡面土体受大气干湿循环的影响更为显著,对降雨入渗敏感,其土工格栅应变变化迅速,峰值出现时间早;格栅应变峰值远小于格栅允许拉应变,且边坡累积水平位移量较小,表明加筋边坡滑移破坏风险较低;在降雨过程中,格栅对边坡土体施加弹性约束,允许坡面发生一定程度的膨胀,释放坡体因增湿产生的膨胀势,从而避免边坡因侧向应力增大形成渐进式滑坡,体现了土工格栅加筋膨胀土边坡“以柔治胀”的作用机制。研究成果可为高速铁路膨胀土边坡的土工格栅加筋设计与施工提供...     

土工格栅加筋土高挡墙的现场试验研究

通过对3个不同土工格栅加筋土高挡墙的现场试验,研究土工格栅加筋土高挡墙的墙底压力、筋材变形及破裂面。研究结果表明：墙底压力的分布存在单峰现象,且墙底压力实测值大于γ.H;筋材变形沿横断面的分布出现双峰现象,墙面附近出现峰值主要是受施工工艺和墙面侧向约束的影响;随着填料填筑高度的增加,筋材变形不断增大,工后观测阶段筋材变形值在一段时间内逐渐减小,即从筋材被拉断这一破坏形式上分析,设计的最不利工况发生在施工阶段末期;对应筋材变形出现的双峰值得出挡墙的2条实测破裂面,破裂面1靠近墙面,不代表主动土压力破裂面,破裂面2代表主动土压力破裂面。因此,建议墙底压力的设计安全储备应提高,筋材的设计要考虑施工工艺和墙面侧向约束的影响。     

加筋膨胀土挡墙模型试验研究

通过模型试验,以土工格栅为筋材,以中等膨胀土为填料,考虑含水量和密实度对膨胀土工程性质的影响,采用对比试验的方法研究含水率和密实度对挡墙承载力、变形的影响。实验结果表明,在最佳含水量填筑条件下,采用加筋能提高膨胀土的承载力,减小累积侧向变形和累积沉降,并随着密实度的提高效果更显著;在浸水饱和条件下,加筋能够约束膨胀土的膨胀量,但密实度对膨胀土承载力影响不大。     

昔格达层高填方路堤沉降变形特性研究

研究目的:新建的攀枝花南站车站路堤填筑高度达到36 m,出于地质、地形条件限制和经济考虑,该处的高填方路堤工程的填料拟采用路堑开挖的昔格达层土,但受其成因机制、物理力学特性、构造条件及地下水等因素的影响,昔格达土工程性质极差,易产生不同程度的地质灾害。本文以成昆线攀枝花南站昔格达层高填方路基工程为依托,利用ABAQUS软件建立三维整体有限元模型,分析昔格达层高填方路堤在分层填筑过程中的沉降变形规律,从而为实际工程建设提供参考。研究结论:(1)昔格达地层为极软岩,产状平缓,具有水稳性差、透水性弱的特性;(2)在合理控制施工质量,做好排水措施的情况下,昔格达土可作为路堤填料使用;(3)昔格达层高路堤在分层填筑过程中,最大变形位置发生在填筑体高度的1/2h～1/3h处;(4)昔格达层路堤和路基表面的最大沉降量都随填方高度的增长而增长,路基的最终工后沉降量为4.2 cm,最大沉降速率为3.99 cm/a,基本满足规范的要求;(5)本研究成果对我国西南山区类似工程地质条件下的铁路、公路等工程建设具有借鉴意义。     

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...     

煤矸石组合式加筋挡土墙现场试验研究

为研究煤矸石作填料时退台式格宾箱加筋挡土墙的工作性状及受力变形特性,通过对安化—邵阳(安邵)高速公路k128+675和k128+685的2个典型加筋挡土墙断面进行现场试验。对加筋挡墙墙后土体水平土压力、挡墙内部土体水平变形、挡墙内部垂直土压力以及筋材应变分布进行研究。研究结果表明:面墙后土体水平土压力随填土高度呈线性增长,在进行台前回填处理后,增长速率有所增加;墙后土体的垂直土压力为非均匀分布,在距墙面0.35倍筋长处出现峰值;筋材拉应变分布沿筋材铺设方向呈中间大两侧小的抛物线型分布,距墙面2.8~4.2 m范围内应变值较大;建议在施工过程中进行挡墙台前回填处理,能够较好地限制墙体侧移以及鼓肚现象。研究成果可为类似煤矸石填料加筋挡土墙工程提供参考。     

土与土工格栅相互作用的模型试验研究

加筋土工程(如加筋挡土墙、加筋地基、加筋路堤)是目前岩土工程界研究的重点领域之一。在加筋结构理论研究中,对计算设计方法影响最突出的因素之一是土与土工合成材料的相互作用。采用大尺寸拉拔模型研究土工格栅与填料之间的相互作用,建立了拉拔力与变形、材料上层覆压之间的关系,结果表明：在土工格栅与土的相互作用中,可以用双曲线函数来描述土工格栅受到的拉力与变形的相关关系;格栅受到的极限抗拔力与上覆压力成线性关系,而初始拉拔模量与上覆压力成幂函数关系,这些结论为相关理论分析和设计计算提供了依据。     

昔格达地层隧道围岩灾变特征及致灾因子研究

研究目的:西南地区面积分布较为广阔的昔格达地层,因其遇水易泥化等特点严重影响着成昆铁路沿线隧道工程的建设,因此对其展开研究具有一定的现实与工程意义。本文对昔格达地层隧道围岩破坏形态进行现场调研,通过现场采样、室内试验、数值模拟、现场监测和理论分析等手段对昔格达地层隧道围岩灾变特征与致灾因子进行深入研究。研究结论:(1)隧道穿越昔格达地层出现灾变数量多,尤其出现拱顶沉降、水平收敛过大、仰拱隆起基底突泥和掌子面塌方等典型灾变模式;(2)昔格达地层隧道围岩含水率在0%~25%范围内时,拱顶沉降、水平收敛、仰拱隆起和掌子面挤出变形等位移变化趋势较为一致,开挖过程中随着含水率的逐渐增大,隧道围岩变形越来越明显,当含水率从25%渐变到30%时,各部位的位移变化急剧增大,含水率在30%时,隧道各部位的累积沉降值达到隧道灾变状态,因此可将含水率25%定为昔格达地层隧道灾变临界值,含水率30%定为昔格达地层隧道围岩灾变值;(3)通过建立灾变因子指标体系,构造判断矩阵并赋值,利用层次分析法确定各因子的权重,灾变源因子影响权重最大的为昔格达地层自身地质及岩体力学性质因子0.625 0,其次是水文地质因子0.238 5,水文地质因子主要为地下水指标影响最大;(4)本研究结论可为西南地区昔格达地层隧道安全快速施工提供指导。     

成昆铁路昔格达地层工程地质特性及对策研究

研究目的:成昆铁路是四川、西北地区与云南省及东南亚地区的重要连接通道,沿线昔格达地层分布较广,但受其成因机制、物理力学特性、构造条件及地下水等因素的影响,在工程上主要表现为边坡失稳破坏及隧道围岩大变形等工程问题,给工程建设带来巨大危害。本文结合成昆铁路扩能改造工程建设,在前人研究的基础上,针对穿越昔格达地层铁路修建的关键技术问题,通过试验分析,提出其合理的地质参数和工程措施,从而解决实际工程问题。研究结论:(1)昔格达地层为极软岩,产状平缓,具有水稳性差、透水性弱的特性;(2)针对路基工程,昔格达地层路堑边坡当岩层倾角≥5°时应考虑顺层影响,高填方及斜坡填方段应设侧向约束桩,加强地表排水及坡面防护,防止基底受水软化;(3)针对桥梁工程,昔格达地层宜作为明挖基础和桩基础的持力层,但基坑开挖后应尽快浇筑混凝土,以免坑壁坑底渗水软化变形;(4)针对隧道工程,昔格达地层应遵守"短进尺、重超前、少扰动、严控水、强支护、快封闭、早衬砌"的极软岩隧道施工原则;(5)本研究成果对我国西南山区类似工程地质条件下的铁路、公路等工程建设具有借鉴意义。