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。     

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-粗粒土界面阻力特性的拉拔试验研究

通过改变粗粒土料的级配、密实度和含水率等,对单向土工格栅进行了一系列的拉拔试验,以研究土工格栅在粗粒土中的拉拔破坏标准。结果表明,单向土工格栅在粗粒土中拉拔时,拉拔曲线通常表现出应变硬化的特征,拉拔力随拉拔位移增大而增大,没有峰值或稳定值,因此宜以容许拉拔位移作为拉拔破坏控制标准。经过对试验结果的分析和与理论值的比较,建议以土工格栅末端拉拔位移等于20 mm作为拉拔破坏标准。     

土工格栅与尾矿拉拔试验及筋材拉力研究

为分析土工格栅与尾矿拉拔试验中拉力沿土工格栅的变化规律,通过试验中格栅所受到的拉力、剪应力和应变的关系,提出了影响筋-尾矿界面特性的拉力系数a,推导出拉力沿格栅的分布公式,通过试验所测的数据验证了公式的可行性。在加筋尾矿结构中,加筋材料拉拔位移不是很大时,采用该公式能够较好地预估筋材在不同位置的拉力,为土工格栅在加筋尾矿坝工程中的应用提供依据。     

格栅长度对加筋膨胀土边坡稳定性影响数值分析

针对膨胀土路堑边坡在增湿条件下的破坏,探究土工格栅加筋长度对膨胀土边坡稳定性的影响,其中包括对边坡安全系数以及边坡坡面位移的影响。首先通过膨胀土膨胀变形试验与抗剪强度试验研究得到膨胀土土性随边坡含水率变化的规律,再应用FLAC3D软件的温度场来模拟膨胀土边坡中的湿度场,以此来满足土性参数适应边坡内含水率变化的要求;最后通过强度折减法得到土工格栅长度对边坡安全系数的影响规律,并对格栅的受力特性进行了分析。分析发现,格栅长度以及边坡风化层对土工格栅加固边坡的效果有不同程度的影响。     

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。     

带齿格栅加筋挡墙工作机理的数值模拟研究

采用数值模拟方法对带齿格栅加筋挡墙工作机理进行了研究,分析了其工作性态及其影响因素,提出了带齿格栅概化模型和极限拉拔力计算公式。研究表明:由于齿筋的存在,格栅水平位移较小,齿筋内侧尤为显著。有齿筋时,位移场梯度明显较大。位移场核心位于齿筋外侧25 cm左右,水平位移峰值约为3 cm。当齿筋离模型箱侧边界距离约3 m时,拉拔力达到峰值。当齿筋间距增大时,其作用长度将逐步开展,拉拔力随之增大。齿筋高度与拉拔力呈正相关,而厚度的改变影响极小。带齿格栅工作机理可大致由挤密阶段、绕流阶段和稳定阶段来加以描述。由概化模型求得的极限拉拔应力理论值与数值模拟结果相近,表明该模型具有一定合理性。     

土工格栅在填方路堤中的加筋作用试验研究

为了进一步理解土工格栅的加筋作用和在填方路堤中的应用方法,基于室内三轴试验,对加筋土的作用机理和力学性能进行影响分析,并建立了FLAC~(3D)数值模型,对土工格栅在填方路堤中的铺设方案开展优化设计。分析结果表明:加筋土样的承载能力明显大于未加筋的情况,随着加筋层数的增加,土工格栅的侧向约束作用越大,准黏聚力变化最明显;拟采用的双向土工格栅效果优于单向土工格栅,可以有效防止周围填土的扰动,增强筋土界面的嵌锁效应;随着填筑层数的增加,路堤的最大沉降位置和集中沉降区域向下移,而且整体位移趋于均匀、稳定;土工格栅的位置和长度均能影响路堤的沉降和侧向变形,分析模型得到的最优方案为在距坡脚0m的位置铺设35m左右的土工格栅。     

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。     

土工格栅加筋高陡坡路堤稳定性及其影响因素分析

土工格栅具有独特的物理力学性能,将其作为加筋材料铺设于路堤边坡中,能够有效地改善路堤的变形特性,提高路堤的整体性能。采用FLAC3D建立数值分析模型,基于强度折减法对土体抗剪强度参数及筋土界面参数进行模拟,对比分析了土工格栅对高陡坡路堤稳定性的影响。同时,研究了不同条件下路堤边坡的安全系数及潜在滑动面的变化规律。结果表明:当土体抗剪强度参数较小时,在土体中铺设土工格栅,路堤边坡安全系数可提高10%~20%;对比分析加筋与未加筋工况下路堤边坡的稳定性可知,格栅与土体的相互作用提高了路堤的稳定性,边坡滑动面向深层发展,其曲率变缓。     

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。     

筋土界面参数研究综述

结合国内外筋土界面参数的最新研究进展,从试验方法、加筋材料、填料以及常用参数定义等方面进行总结,指出现行规范中筋土界面参数在加筋材料、填料及无试验资料时的合理取值等方面存在局限;通过对各种试验方法的分析,认为直剪试验和拉拔试验是研究筋土界面特性的主要手段;然后详细讨论了各种试验方法测得的参数之间的联系,尤其是直剪试验和拉拔试验获取的界面摩擦参数的关系;最后推荐加筋土结构设计时采用强度参数而放弃似摩擦系数,并建议在更加明确对加筋材料和填料要求的同时,完善现行规范对无试验资料时筋土界面参数的推荐取值。     

软土路基土工隔栅加筋作用机理研究

通过运用ANSYS有限元分析软件对软土路基土工格栅加筋的作用机理进行了数值模拟,研究了土工格栅加筋对软土地基应力场和位移场分布的影响。从计算结果分析可知,土工格栅堤底加筋对约束浅部地基土水平位移有显著作用,使最大水平位移点移向地基深处,使堤趾水平位移大幅减小,同时对竖向沉降有一定的均衡作用,加筋增强了路堤的整体性和稳定性。     

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。     

网格尺寸对格栅-砂-黏土界面特性影响的离散元分析

为研究网格状带齿加筋砂垫层体的优化尺寸,通过采用二次开发的椭球形颗粒模拟砂土、平行黏结模型模拟筋材,建立了基于PFC3D颗粒流数值模型,系统分析了筋材横肋间距、齿筋高度及长短轴比3个变量对拉拔抗力的影响,揭示了筋土之间的相互作用机理。结果表明:拉拔位移较小时,3个变量对拉拔阻力基本无影响;随着拉拔位移的增大,齿筋阻力、横肋阻力及纵肋阻力逐步发挥;在相同的孔隙率和砂层厚度下,网格的最优尺寸为6d50,齿筋的最优高度为1.2d50。研究成果可为土工格栅在工程中的应用提供借鉴。     

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.     

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。     

土工格栅与粗粒土界面作用特性的直剪试验研究

山区高速公路建设中,常采用单向、双向拉伸土工格栅作为筋材进行路基加筋,路基填料多为移挖作填的粗粒土。以此为背景,采用大型直剪试验方法,就影响筋土界面特性的几个主要因素（压实度、含水量、土工格栅孔径、粗粒土粒径）进行试验研究。通过研究得到：界面摩擦角随着填土压实度增加而增加,随着填土含水量的增加降低幅度逐渐增大;界面摩擦角与土工格栅孔径有一定的匹配关系,存在一个最佳孔径;界面摩擦系数比呈现出随填料中粗颗粒P5含量增加而增大的趋势。     

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。