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。     

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.     

明洞EPS板和土工格栅减载效果研究

现有垂直土压力计算公式用于计算高填土明洞洞顶土压力存在一定的局限性。通过室内模型试验和理论分析研究高填土明洞洞顶土压力随填土高度的变化规律及不同减载措施的减载效果。在模拟涵洞(管)减载结构的基础上,将EPS板和土工格栅减载措施推广应用到明洞上,分析拟合出有无EPS板时及EPS板与土工格栅共同作用时的土压力计算公式。为高填土明洞洞顶加筋减载结构设计及施工提供了参考。     

横肋间距对土工格栅拉拔特性影响试验研究

为了研究筋土界面之间复杂的相互作用机制,通过室内拉拔模型试验,研究不同横肋间距条件下高密度聚乙烯单向拉伸土工格栅的筋土界面作用特性,分析横肋间距和法向应力对筋土界面拉拔力的影响。结果表明:随着土工格栅横肋间距的增大,筋土界面的最大拉拔力和达到最大拉拔力所需的拉拔位移逐渐减小,且黏聚力和摩擦角也呈减小的趋势;当土工格栅横肋间距较小时拉拔曲线呈现出应变硬化的特征,随着横肋间距的增加,拉拔曲线由应变硬化向应变软化转化;当土工格栅的横肋间距一定时,筋土界面的最大拉拔力随着施加法向应力的增加而逐渐增大;筋土界面的摩擦系数随横肋间距和法向应力的增加而逐渐减小;横肋端承阻力在拉拔力中起着主导作用,且在高应力作用下横肋加筋的效果更为显著,横肋端承阻力对筋土界面最大拉拔力的贡献接近占90%。     

土工格栅加筋土挡墙地震响应分析

柔性网面土工格栅加筋土挡墙是一种新型支挡结构,其面墙为柔性钢筋网面,柔性网面与水平面成73°的坡面.通过大型的模型试验,研究了以红砂岩为填料在水平地震作用下柔性网面土工格栅加筋挡土墙的动力特性.输入地震波采用ELCE＿NS地震波和HACHI＿EW地震波,峰值分别为0.342g 和0.183g.试验得出了柔性网面土工格栅加筋挡土墙在不同峰值的水平地震激励下的第1层、第3层、第5层墙顶面处的水平加速度、竖向加速度、水平动位移、竖向动位移峰值响应和沿墙高方向动应力峰值响应.通过对柔性网面土工格栅加筋挡土墙的结构分析和抗震试验,可以得出柔性网面土工格栅加筋挡土墙为优良的抗震结构,这为柔性网面土工格栅加筋挡土墙的抗震设计提供依据.     

挡土墙填充缓冲层前后土压力变化规律试验研究

通过挡土墙模型试验,在挡土墙面填充缓冲层,并分别测定挡土墙填充缓冲层前后的静止土压力和主动土压力,研究挡土墙填充缓冲层前后土压力变化规律及不同EPS土工泡沫缓冲层厚度对土压力的影响。试验结果表明:设置EPS土工泡沫缓冲层可有效降低墙后填土的土压力;缓冲层越厚,侧向土压力减小越明显;设置缓冲层后土压力随墙身位移变化规律与无缓冲层时相同。     

砌石挡土墙稳定性的模型试验及数值模拟

利用数值计算软件对挡土墙稳定性进行数值模拟分析是研究挡土墙在不同荷载作用下响应的重要手段之一。以模型试验中砌石挡土墙的尺寸为基准,采用分析软件ABAQUS建立砌石挡土墙的二维和三维有限元模型。在模型中,背后填土采用Mohr-Coulomb弹塑性本构,同时在挡土墙及背后土体的多个关键位置设置接触,以考虑各部分之间的相互作用。为验证模型的有效性,对某公路挡土墙结构进行拟静态的倾斜试验,以相同的加载条件对有限元模型进行模拟分析。研究结果表明,挡土墙墙面缺乏整体性,同时墙后砾石下沉,最终导致墙体发生坍塌破坏;数值模拟和模型试验结果的对比分析,证明提出的有限元模型模拟挡土墙倾斜过程的合理性;相比于三维模型,二维模型计算过程更加稳定,为后续挡土墙的抗震计算分析奠定了基础。     

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。     

网状加筋土挡土墙设计理论

采用室内大型模型试验及理论分析相结合的方法,提出了网状加筋土挡土墙墙背土压力的计算方法,确定了滑动破裂面的形状,并提出了网状加筋土容许抗拔力及其长度的确定方法,指出了网状加筋土挡土墙设计中所包括结构计算的内容及应注意的问题。研究表明,网状加筋土挡土墙比传统的条带式加筋土挡土墙的稳定性好得多,它适合于修筑高大及高等级公路的挡土墙。     

重复荷载作用下绿色加筋格宾挡土墙的动力特性

设计并完成了大型绿色加筋格宾挡墙模型试验。试验模型尺寸为3.0 m×0.85 m×2.0 m(长×宽×高),坡角为70°,填料采用工程现场用红砂岩材料制备。双绞合六边形金属格宾网由PVC包裹,并镀锌防腐,网面单元尺寸为80 mm×100 mm。通过输入不同幅值和频率的正弦波激励,探讨重复荷载作用下模型挡墙的动力特性与动力响应规律。试验结果表明:绿色加筋格宾结构具有良好的稳定性和抗破坏性,其结构寿命能满足使用要求。当振动频率达到8 Hz时,绿色加筋格宾挡墙的竖向、水平加速度和竖向、水平位移反应变化极大。加速度反应、动位移反应和动应力反应沿墙深度方向都以一定的速度衰减。试验结果有助于揭示挡墙在重复荷载作用下的失稳机制,为绿色加筋格宾挡土墙工程设计提供有益的参考。     

加筋格宾挡墙破裂面及承载力特性研究

在加筋格宾挡墙筋材原型观测试验和数值模拟的基础上,对不同加筋规范所采用的破裂面进行了比较分析,提出了改进双折线型潜在破裂面,并通过加筋格宾挡土墙实体工程的现场观测结果,进一步分析了改进双折线型潜在破裂面的优点。结果表明:采用改进双折线型破裂面计算,比公路规范和BS8006规范安全,比铁路规范经济。采用极限平衡法,推导了双折线型破裂面在拉力破坏和粘着破坏时的墙顶部表面通用承载力计算公式,统一了0.3H简化破裂面和朗肯破裂面形式下的承载力计算公式。     

肋板形状对肋板式挡墙稳定性影响试验分析

肋板式挡墙是一种依靠肋板与肋板间土体的摩擦效应平衡墙背土压力的新(轻)型支挡结构,其稳定性受肋板形状的影响显著。开展由纸质肋板和有机玻璃面板构成的肋板式挡墙砂箱模型试验,研究3种典型肋板形状对肋板式挡墙稳定性影响规律,分析在极限稳定状态下肋板形状与肋板面积的内在关系。试验结果表明:肋板形状为上小下大的正立三角形肋板面积最小,其次为上大下小的倒三角形肋板,而矩形时所需的肋板面积最大。相对于矩形肋板,正立三角形肋板的面积节约率均值约为25.5%,底部约束的倒三角形肋板约为12.7%,倒三角形肋板约为6.3%;矩形、正立三角形和底部约束的倒三角形肋板式挡墙均为绕墙趾转动的倾覆破坏模式,倒三角形肋板式挡墙则随肋板间距减小由沿墙底滑移破坏模式转变为倾覆破坏;墙体肋板布置间距由疏至密变化,处于极限稳定状态的肋板式挡墙所需肋板长度呈非线性减小趋势,最终趋于稳定。     

加筋土挡墙潜在破裂面模型试验研究

加筋土挡墙的潜在破裂面为筋带最大拉力点的连线,其合理确定是加筋土挡墙结构设计的关键。现行规范仅对单级直立式加筋土挡墙的潜在破裂面有明确规定,尚无适于不同台阶宽度的加筋土挡墙潜在破裂面的通用计算模式。本文以河龙高速公路加筋土挡墙为原型,对台阶式加筋土挡墙的潜在破裂面进行大尺度模型试验研究,筋带拉力采用自制拉力传感器局部置换测点处的筋条进行测试。以模型试验测试结果和规范采用的0.3H破裂面为基础,利用极限平衡理论和参数分析方法,提出台阶式加筋土挡墙潜在破裂面的实用计算模式。该模式能够适用于不同台阶宽度的加筋土挡墙,当台阶宽度为零时,可退化为0.3H破裂面。     

Design research of gravity retaining wall based on limit state design methodEI北大核心

Research purposes: Gravity retaining wall limit state design research is based on the design research of retaining structure limit state of open-cut foundation with the lateral earth pressure supported by wall body weight. This paper sums up the research thought of gravity retaining wall and analyzed their main calculation results, which provides reference for the open-cut foundation retaining structure design research of cantilever retaining wall, counterfort retaining wall, groove type retaining wall and so on. Research conclusions: (1) The steps for design research of the gravity retaining wall limit state are to establish a limit state equation, to calculate reliability index and determine the target reliability index, calculate partial coefficient and set up the design expression. (2) The most critical factor influencing gravity retaining wall limit state is comprehensive internal friction angle. (3) There are different function calculations and different design conditions for the gravity retaining wall in the current specification, their underlying reliability index is different, the corresponding partial coefficient should also be different. (4) The research conclusion can be used to guide the design of gravity retaining wall, which provides the reference to the design research of other open-cut foundation retaining structure.     

差异沉降对加筋土挡墙筋带内力与变形的影响

采用正交设计进行加筋土挡墙缩尺模型试验。通过对筋带延伸率、筋带密度、筋带与面板连接方式三个可变因素的二水平4组试验,研究墙后填土与墙面板之间的差异沉降对筋带变形的影响。结果表明,差异沉降导致筋带不再保持原来的水平位置,其竖向变形可以用指数曲线描述。应用弹性薄膜理论与筋土相互作用耦合方程对筋带变形及内力进行的分析表明,差异沉降导致的筋带应变由水平位移和竖向挠度共同引起,该应变比常规设计中筋带应变大,将导致筋带受力条件恶化,挡墙安全度降低。     

基于非线性破坏准则的挡土墙被动土压力上限分析

传统的挡土墙土压力计算基于Mohr-Coulomb线性破坏准则,但大量试验数据表明,土体破坏时最大主应力和最小主应力的关系是非线性的。为此,基于Mohr-Coulomb非线性破坏准则,将挡土墙后填土划分为多个刚性滑块组成的破坏机构,根据极限分析中的上限理论建立容许的速度场。根据岩土实际应力情况,不同边界采用不同的切线强度计算参数,提出一种"多切线法",推导得出挡土墙被动土压力的解析表达式,通过大型数学规划理论优化得到最优上限解。计算结果表明:当非线性破坏准则变为线性破坏准则时,结果与前人成果一致;非线性参数m、超载q、初始黏结力C0对被动土压力有重要影响;与单切线法相比,采用多切线法理论上更加严密,计算结果更接近真实值,具有较高的实用价值。     

基于修正容重增加法的加筋土挡墙稳定性分析

在分析容重增加法基本原理和缺陷的基础上,提出容重增加法用于加筋土挡墙稳定性分析时的修正方法,给出容重增加法在FLAC3D中的实现步骤,并进行实例分析。研究结果表明:岩土体容重的增加会导致岩土体力抗剪强度的增大和筋材的抗拔力增加,其应用于加筋土挡墙稳定性分析时应进行必要的修正,证明提出的修正方法是可行且高效的。     

路堤桩板式挡土墙的振动台试验研究

研究目的:以西南某铁路路堤为原型,按照Bockinghamπ定理,设计路堤桩板式挡土墙振动台模型。通过振动台试验,分析桩板式挡土墙对地震加速度的位移响应规律,给出地震作用下桩的动力响应规律,同时检验加筋处治高坡度路堤的抗震效果,从而为路堤桩板结构抗震稳定性的分析与评价提供依据。研究结论:随着加速度的增大,桩顶水平位移峰值以及桩身动应变峰值随之增大;桩身最大动应力出现在土层分界面下部,并且在分界面处,分界面上部和下部在振动过程中,振动方向存在相差;在地震情况下加筋能够有效地减少土体对锚固桩的动力作用;桩板墙结构抗震稳定性能较好,能满足高烈度地震区的工程抗震设计要求。     

铁路沿线地表条件与风沙流场的互馈规律研究

为研究铁路沿线不同地表条件与挡沙墙周围风沙流场的互馈规律及挡沙墙挡风沙的功效,基于数值模拟及风洞实验,对不同地表粗糙度下的风沙流场进行数值分析,揭示地表粗糙度对流场表征量诸如风速、积沙形态的影响规律。结果表明:不同粗糙度下挡沙墙周围速度均形成减速区、涡流区与加速区,其中,加速区受粗糙度影响较大;粗糙度越大对近地表(1 m以下)速度削弱越大,但在1 m以上风速受其影响减弱;不同粗糙度下挡沙墙周围积沙分布不同,粗糙度越大,迎风侧积沙位移越长,风沙流饱和路径越小;随风速的增大,4类粗糙度下的积沙长度都表现为迎风侧减少,背风侧增多。     

地铁车站管幕预筑法施工注浆技术

管幕预筑法施工地铁车站的优点是能够保证周围土体零沉降,其核心保证措施就是在施工全过程中向周围土体注浆。这种注浆工艺既要保证周围土体能够及时得到加固,不发生土体沉降,又要产生良好的止水效果,还必须尽量减小钢管外壁的侧摩阻力,才能保证顶管等施工作业的顺利进行。文章从分析管幕预筑法对注浆工艺的要求入手,研究了各种注浆浆液的性能特点,提出采用不同浆液分阶段注浆的新思路,实践中收到良好的应用效果。