老化前后高密度聚乙烯土工格栅蠕变特性及本构模型研究

为确定紫外线老化对土工格栅蠕变特性的影响,对老化前后土工格栅进行1 440h室内蠕变试验,比较分析不同张力水平下土工格栅的蠕变规律;对典型土工格栅蠕变模型参数进行回归拟合,评价其适用性及合理性,在此基础上提出一种土工格栅时间硬化准则蠕变模型,并通过回归分析得到模型参数值。结果表明,老化初期由于抗老化剂的影响,格栅拉伸强度下降较慢,随着老化时间的增长,土工格栅的伸长率与拉伸强度均呈下降趋势;紫外线老化作用使土工格栅的蠕变速率加快,随着张力水平的增大这种趋势更明显,但因材料中添加了抗老化剂,老化对土工格栅蠕变特性的影响程度相对有限;3种经验型蠕变模型中幂函数模型模拟蠕变试验结果的精度最高,但在老化作用后3种经验型蠕变模型的适用性均有所降低;时间硬化准则蠕变模型可反映不同张力水平对土工格栅蠕变的影响。     

土工格栅经验型蠕变模型及其参数试验

为了探讨土工格栅在长期荷载作用下的蠕变特性,在不同荷载级别和环境温度的各种组合条件下,针对不同规格的土工格栅进行了长期室内蠕变试验,并根据对蠕变试验结果的综合对比分析,探讨了土工格栅蠕变曲线、荷载-应变等时曲线的一般特征。试验与分析结果表明:荷载级别、环境温度、格栅强度与生产工艺是影响土工格栅长期蠕变特性的重要因素。结合粘弹性理论建立了反映土工格栅蠕变特性的三参数经验型本构模型,提出了合理确定模型参数的试验方法,并通过与试验结果对比,分析了荷载级别和环境温度对蠕变模型参数的影响。所建议的格栅蠕变模型能有效地对土工格栅加筋结构长期工作性能进行分析与评价。     

对土工格栅长期变形特性及其影响因素的试验研究

利用在土工格栅上固定柔性位移传感器的方法．对土工格栅加筋路堤以及路基纵向填挖交界处路面裂缝处治试验路中的格栅应变进行了两年多的观测。观测结果表明．实际工程中土工格栅的变形主要来源于施工的影响;格栅正常工作中,应变均处于较低的水平,路堤填土带给格栅的变形随格栅上部填土厚度的增加而增大;路基完工6～8个月后,格栅的应变趋于平稳,达到最大值;雨水的入渗对土工格栅加筋路堤的稳定不利。     

土工格室加筋黄土的三轴剪切性能

为了研究土工格室加筋黄土的剪切性能,采用微型土工格室对不同加筋方式的格室加筋黄土及重塑黄土进行三轴剪切试验,得出加筋黄土及重塑黄土的应力-应变曲线及其抗剪强度指标,研究了加筋黄土和重塑黄土的应力-应变特性,分析了不同加筋方式下的加筋效果并讨论了不同土工格室层数加筋的加固机理。试验结果表明:重塑黄土和土工格栅加筋黄土的应力-应变曲线表现为弱硬化型,而土工格室加筋黄土的应力-应变曲线表现出明显的强硬化特性,4层土工格室加筋黄土的加筋效果最佳,2层土工格室加筋黄土在低围压、较大应变情况下,土工格室的加筋效果可以得到更好的发挥;重塑黄土和土工格栅加筋黄土的应力-应变曲线基本呈双曲线,用邓肯-张模型对其拟合效果很好,土工格室加筋黄土的应力-应变曲线用幂函数式对其逼近效果较好;土工格室加筋显著提高土体的摩擦角和黏聚力,2层土工格室加筋黄土的摩擦角和黏聚力相对重塑黄土分别提高38%和50%,4层土工格室加筋黄土的摩擦角和黏聚力相对重塑黄土分别提高63%和120%,均比土工格栅加筋黄土的高;土工格室的加筋效果优于土工格栅等平面筋材,且格室层数的增加能进一步提高黄土的剪切性能,其原因主要是土工格室"强化带"和"间接影响带"的存在,层数越多,"强化带"和"间接影响带"厚度越大,加筋黄土的抗剪强度会得到进一步提高。试验结果可为实际工程中设计参数的选取提供理论依据。     

土工合成材料拉伸特性试验研究

土工合成材料抗拉强度和变形特征是其重要特性指标,一般可通过无侧限压力条件下的室内土工合成材料拉伸试验测定。实际工程中,土工合成材料是在土中侧限压力条件下发挥作用,其强度指标与实验室无侧限压力条件得到强度指标的差异目前尚无定论。通过自制多功能拉伸试验仪对土工合成材料进行侧限压力下的室内拉伸试验,研究上覆压力、拉伸速率对3种土工合成材料拉伸性能的影响。结果表明:当有侧限约束时,随着上覆荷载的增大,土工合成材料割线模量提高,伸长率反而降低,其中格宾网伸长率的降低程度最大,达到84%;与无约束条件相比,侧限约束条件下单向塑料土工格栅和双向经编土工格栅拉伸强度提高,格宾网拉伸强度略有降低;无论拉伸速率多大,土工合成材料的伸长率在竖向荷载40 kPa时均降低,但降低幅度不大。由于筋材网格尺寸、材料性质不同会影响筋材和土的相互作用,故不同土工合成材料的拉伸特性受侧限约束条件的影响程度并非一样。最后根据试验结果,拟合出3种材料的拉伸强度与上覆荷载之间的线性回归方程。     

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。     

土工格栅加筋路基土的松弛特性

为了研究土工格栅加筋路基土在长期车辆荷载条件下的流变特性,采用格栅材料的黏弹特性与土体的非线性弹性本构模型,分析了路基加筋土复合材料的应力松弛方程,通过三轴流变加载试验与理论对比分析,验证了所建立的松弛方程能够很好地描述加筋土的松弛特性及各因素的影响规律。结果表明:在初始剪应力相同的情况下,加筋土试件的松弛速率与松弛幅度均随围压增大而减小,松弛稳定时间也随之缩短;在相同围压下,随着格栅铺设角度的降低,试件达到相同轴向应变时的初始剪应力降低,松弛幅度也随之降低;在相同围压下,保持格栅铺设角度不变,随着加筋土含筋率的增大,试件达到相同轴向应变时的初始剪应力增大,松弛幅度也随之增大。在路基加宽实际工程中,应根据路基受力特点,靠近路基中央,水平铺设土工格栅可充分发挥加筋土的抗剪性能,而靠近路基边缘,可适当调整土工格栅的铺设方向来增大加筋土的抗剪承载能力;适当增加路基土中的土工格栅含量,可有效提高加筋土的抗剪性能,但较高的含筋率会造成后期松弛幅度较大,导致路基后期承载能力大幅下降,路基变形严重,因此,不能单纯依靠增加土工格栅含量来增强路基承载力,需要根据路基实际荷载情况确定出合适的加筋土含筋率。     

温度对玻璃纤维土工格栅力学性能的影响及不确定度评定

为研究路面热铺沥青对玻璃纤维土工格栅力学性能的影响,选取了3种规格的玻璃纤维土工格栅,对不同温度作用的玻璃纤维格栅试样,就温度对其拉伸断裂强力和断裂伸长率2项力学性能的影响进行了大量的试验研究：并运用统计学中的柯尔莫哥洛夫检验法和格拉布斯准则对试验结果进行了分析及异常值剔除,得到其温度与拉伸力学性能关系曲线;在此基础上,运用标准不确定B类评定办法对试验结果进行了评定。分析研究表明,经不同温度作用后,玻纤格栅断裂强力和断裂伸长率无明显变化;力学性能与温度之间未呈现出明显的统计规律性.     

波纹塑料套管煤矸石CFG桩复合路基承载试验

CFG桩身外侧套上内径合适的波纹塑料套管形成统一整体,能较好改善耐久性和表面受力特性,采用理想弹塑性荷载传递函数,提出了一种竖向受荷桩顶荷载与位移比计算方法。在此基础上,依托某矿区周边CFG桩工程,按照相似理论设计完成天然路基、煤矸石CFG桩复合路基、波纹塑料套管+煤矸石CFG桩复合路基、土工格栅+波纹塑料套管+煤矸石CFG桩复合路基4组模型试验,得到复合路基在加载过程中的沉降、桩土应力比、土工格栅拉应变等变化规律,初步探讨波纹塑料套管和土工格栅对CFG桩复合路基受力特点和变形规律的影响。研究结果表明：波纹塑料套管包裹桩身,能提高复合路基承载能力,降低桩土应力比和桩土荷载分担比,其中桩土应力比峰值降低29.5%,桩土身荷载分担比峰值降低7.8%,桩端阻力比与荷载呈负相关,且荷载越高,相关程度越显著;土工格栅作用于碎石垫层,桩土应力比提升幅度为10.7%～23.5%,桩土荷载分担比提升幅度为2.9%～8.4%,路基整体沉降、桩端阻力比进一步降低;随着荷载不断增加,土工格栅拉应变提升幅度越来越快,其中桩顶土工格栅拉应变最大,四桩区域中心最小,验证了土工格栅的张拉膜效应。     

土工格栅处治老路拼接的加筋效应分析

为了评价挡块式土工格栅在老路拼接中的加筋效果,结合山东省聊城市滨河路老路改造工程现场试验,建立了土工格栅处治老路拼接的计算模型,研究在道路分级加载情况下路堤填土分别与挡块式土工格栅、普通土工格栅共同受力变形特性,对土工格栅在不同工况的加筋效果、层数效应及宽度效应进行了有限元分析,并将有限元结果与试验结果进行对比,分析了挡块处水平应力。研究结果表明:在新老路拼接中,挡块式土工格栅应变值大于普通土工格栅应变值,格栅端部挡块发挥了侧阻力作用;铺设挡块式土工格栅较普通土工格栅更有效减少不均匀沉降、提高加筋效果;土工格栅铺设位置越靠近路基底部,土工格栅发挥的作用越好;在新老路拼接中,普通土工格栅的设计宽度应大于6m;当老路开挖台阶宽度小于3m时,铺设挡块式土工格栅有利于解决普通土工格栅锚固长度不足的问题;研究成果对新老路拼接处的处理有借鉴意义。     

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。     

拓宽路堤填土期间土工格栅的力学行为试验研究

土工格栅在道路建设工程中广泛应用,但土工格栅在路堤中的受力情况和效用发挥仍不清晰。结合广三高速公路直接拼接拓宽路堤工程,采用在土工格栅安装柔性位移计观测土工格栅应变的方法,测试分析和研究土工格栅在桩承式加筋路堤填土期间的力学行为。研究表明,对于桩承式加筋土路堤,土工格栅拉应变随填土高度增长,能有效地将荷载分散到桩体,路堤荷载作用下土工格栅横向应力分布呈现中央小、两侧大的特征,但是发生的应力和应变远小于设计值,道路扩建工程中土工格栅的材料设计具有进一步优化的可能性和必要性。     

土工格栅加筋沥青混凝土路面的有限元分析

文章针对沥青混凝土路面在不同超载车辆作用下,在路面结构中不同层位铺设不同模量的土工格栅,分别进行了数值模拟计算。分析了车辆荷载对沥青路面结构应力和位移的影响以及铺设土工格栅后对不同层位应力和位移的改变情况。结果表明:路面结构层的正应力和位移都随轴载的增加而增长;通过在沥青路面结构合理层位铺设合适模量的土工格栅能有效地降低结构层中的应力和位移,减小超载对沥青路面造成的破坏作用,文章结论对实际应用有指导意义。     

加筋土筋材工程特性试验研究

通过对常用于加筋土工程的4种典型筋材－土工格栅、土工带、土工网和土工布进行不同法向荷载作用下的拉拔试验，加－卸载多循环应力－应变关系试验，长期加载蠕变试验，得出了这4种典型筋材的工程特性指标，对实际加筋土工程具有重要参考作用。     

直立模块式土工格栅加筋土挡墙试验研究

通过埋设水平土压力盒、柔性位移计，对模块式土工格栅加筋土挡土墙墙后的水平土压力和格栅水平变形进行了系统监测，得出土工格栅的受力是随填土高度的增加而增加，挡墙后的水平土压力随填土高度的增加是先大后小，其原因是土工格栅在初期受力较小，后期受力变大的原因。     

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。     

废弃钢渣回填土工格栅加筋挡土墙的抗震性能振动台试验

为了研究废弃钢渣回填土工格栅加筋挡土墙在地震作用下的抗震性能，根据量纲分析理论中的Froude常数与相似比原理设计了土工格栅加筋挡土墙振动台试验模型，利用汶川地震近场什邡波（SF）和远场松潘波（SP）作为主要加载波形，以废弃钢渣为回填料，开展了土工格栅加筋钢渣挡墙的振动台模型试验。考虑地震强度的影响研究加筋挡土墙在不同地震波、不同地震强度下的墙体位移、水平加速度、回填料加速度、回填料表面竖向沉降以及土工格栅动应变等反应规律。为了将钢渣回填土工格栅加筋挡土墙的反应特性与传统砂土回填加筋挡土墙的反应特性作比较，开展了传统砂土回填土工格栅层的挡土墙抗震性能研究。试验结果表明：在不同加载强度下，远场SP波加载时的墙体加速度放大系数均大于近场SF波加载时墙体的加速度放大系数，挡土墙在加载远场SP波时比加载近场SF波时的反应更为激烈；在相同的地震波、地震强度下，通过对比钢渣和砂作为填料时的墙体和回填料的加速度、墙体变形和回填料沉降反应特征，得出质重且级配良好的钢渣作为加筋挡土墙回填料时，加筋墙体具有良好的抗震作用。在地震作用下，土工格栅应变峰值随墙高的分布情况为"上下小，中间大"，与静态下格栅应变规律一致。研究结果表明废弃钢渣回填土工格栅加筋挡土墙可以应用到工程实践中。     

环氧沥青砼疲劳及临界断裂机理研究

结合Superpave IDT试验和SCB试验对环氧沥青砼的断裂性能进行研究,通过Superpave IDT试验,获取了环氧沥青砼的回弹模量、蠕变柔量等材料性能,采用断裂能及耗散蠕变应变能对其疲劳性能进行了分析;通过SCB试验开展不同温度条件下环氧沥青砼极限断裂研究,并采用扩展有限元技术计算了应力强度因子。结果表明,环氧沥青砼在低温条件下表现出脆弹性断裂,其断裂性能受温度的影响显著;在4~20℃下,环氧沥青砼的耗散蠕变应变能随温度增加而逐渐增大,蠕变性能参数变化不大,断裂强度因子则减小,说明环氧沥青砼在该温度范围内的抗疲劳性能随温度逐渐提高,而临界抗断裂性能逐渐降低。     

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。     

基于高速拉伸试验的车身用钢板材料应变速率敏感特性研究

在室温下对不同钢板在各种应变率下的拉伸变形力学行为进行了试验,基于试验数据与Johnson-Cook模型(不包含温度因素)理论进行对比分析.研究表明,车身用钢板材料的拉伸强度随应变速率的增加而增强;不同材料的应变速率敏感性随抗拉强度的增加而降低;应变速率每递增一个数量级,所引起的强度增加的绝对值是一个相对稳定的常数.