西南线南合段膨胀土路堤土工格栅加筋效果分析

土工格栅材料已在铁路、公路等岩土工程加固防护中逐步推广应用。本文通过西南线南阳至合肥段膨胀土路堤土工格栅加筋的应用,对其使用效果和需要改进的方面进行总结和探讨,以求推进今后土工格栅加筋技术的应用。     

土工格栅加筋路堤影响因素研究

在野外修筑了4段连为一体的试验路堤.其中3段含土工格栅加筋层,格栅层间距各不相同,另1段没有加筋.用土压力盒测量了每段路堤底部的竖向土压力.在试验研究的基础上建立有限元模型,模型得到了试验数据的验证.用该有限元模型对土工格栅加筋路堤进行了计算分析,探讨了加筋层间距以及路堤土的内摩擦角、粘聚力和弹性模量等因素对加筋路堤沉降和应力分布的影响规律.     

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。     

土工格栅加筋路堤机理研究进展

文章对土工格栅加筋路堤的机理和强度特性研究进行了综述。土工格栅加筋路堤机理的研究主要借助于室内外试验和数值分析等手段进行,研究问题主要集中在土工格栅与土之间相互作用机理、土工格栅加筋土强度特性以及土工格栅加筋路堤的变形破坏机理、稳定性影响因素及影响规律等方面。这些方面的研究都取得了较为丰硕的成果,并为土工格栅加筋路堤的设计提供了依据。实际工作状态下土工格栅与土相互作用的机理、土工格栅对周围土体的有效影响范围以及水对土工格栅与土相互作用的影响等问题仍值得进一步研究。     

双向土工格栅处理桥头跳车的试验研究

为了研究桥头跳车问题,对采用双向土工格栅加筋与短搭板相结合的方法在武汉阳逻长江大桥接线上进行了实体工程试验研究,对桥头加筋和没有加筋路堤的分层沉降和地基沉降,以及路堤中的土压力进行了对比观测。建立了考虑土工格栅-土界面接触特性的有限元模型,分析了双向土工格栅加筋层数、层间距、格栅的抗拉模量,桥头路堤填土的模量、粘聚力、内摩擦角和地基土的力学性质时桥头路堤沉降的影响规律。结果表明,采用双向土工格栅加筋和短搭板相结合的方法,可以达到消除桥头跳车的目的;从桥头路堤表面向下以一定层间距布设加筋层,随加筋层数的增多(加筋深度随之增大),外荷引起的附加剪应力能向更深处传递,是加筋效果提高以致桥头差异沉降减小的重要原因,但最大有效加筋深度约为2.5～3.6m;当格栅层数一定时,如果采取等间距布置,适中的层间距时桥头路堤沉降最小;增加填土的弹性模量和内摩擦角或土工格栅的刚度,可以有效降低双向土工格栅加筋的桥头路堤沉降。     

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。     

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。     

土工格栅对加筋高填路堤稳定性影响特性分析

山区加筋高填路堤的设计和施工中,土工格栅对其稳定性的影响因素并不是很明确。为了有效地分析土工格栅对加筋高填路堤稳定性的影响,该文结合广东省云(浮)-罗(定)高速公路典型高填路堤工程,在分析未加筋路堤的稳定和变形特性的基础上,对土工格栅参数设计进行比选和优化。根据格栅铺设位置的不同,选择不同的格栅长度、格栅层数、拉伸模量等,利用强度折减数值模拟技术,计算和分析不同工况条件下土工格栅设计对安全系数和潜在滑动面的影响。研究结果表明:采用路堤下部格栅铺设的方式对边坡安全系数的增加较明显,计算的安全系数比在路堤中部和上部铺设格栅工况条件下的值大。在相同的计算参数情况下,土工格栅的拉伸模量为50~200kN/m、层数为7~9层时,加筋效果较明显;在高填路堤中,在路基中下部8~26m范围内铺设土工格栅及边坡坡脚附近上下加铺土工格栅,加筋效果明显。     

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.     

土工格栅加筋粉煤灰路堤的研究

通过模型路堤在双向土工格栅和相同边坡坡比下,研究了加筋路堤性能变化,提出了最佳加筋方案。试验结果表明,加筋能大幅提高路堤的稳定性和承载能力,并得出了土工格栅埋在粉煤灰中的力学特征。     

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。     

软土路基土工隔栅加筋作用机理研究

该文通过运用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,对地基承载力的提高也有一定作用。特别是加筋前后地表最大水平位移点的移位,对路堤填筑施工监测有一定借鉴意义。     

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。     

土工格栅加筋陡边坡路堤位移特性的试验研究

为了解土工格栅加筋陡边坡路堤的位移特性,通过离心模型试验和土工格栅应变的现场观测进行了研究.获得了土工格栅加筋路堤横断面位移分布和路堤中土工格栅应变随时间变化的情况,发现在边坡坡脚浸水的情况下,加筋模型有绕边坡坡脚倾覆的趋势,倾覆趋势随加筋密度的增大和边坡坡度的增大而增大,而不加筋路堤边坡发生了滑塌,表明土工格栅的加入提高了路堤的整体性.在边坡坡脚浸水的情况下,地基土体在边坡坡脚附近的推移以及在路堤下部的沉降是路堤破坏的主要原因,有无加筋、加筋密度和边坡坡度对地基土体位移的分布特性影响不大.     

土工格栅加筋陡坡路堤的有限元分析

采用Plaxis程序建立了土工格栅加筋陡坡路堤的有限元分析模型,利用该模型对陡坡路堤边坡坡比、路堤高度、筋带间距及筋带参数等因素对陡坡路堤稳定性的影响机理进行了研究,并对加筋陡坡路堤的极限承载力进行了数值分析。分析结果表明,土工格栅加筋陡坡路堤不但能降低路堤的总竖向沉降量,减小路堤的侧向位移,确保陡坡路堤稳定性,还能显著提高路堤的承载力。     

软基上埋式箱涵土压力的离心模型试验研究

为考察软基上埋式箱涵受力特性,通过离心模型试验,研究了其竖向和侧向土压力、土压力系数随填土高度变化的规律及周围填土位移场的变化情况.试验结果表明,使用桩基的箱涵与两侧路堤产生了显著的差异沉降,并在涵洞处形成了驼峰;内外土柱差异沉降在路堤中形成了拱脚位于涵顶两侧的上凸压力拱,并使拱脚处竖向土压力集中,且竖向土压力系数随路堤填筑呈开口向下的抛物线分布,在某一涵顶路堤高度下达最大值;同时,随涵顶路堤填筑,涵洞侧向土压力和侧向土压力系数增加,由于涵侧路堤以沉降为主的位移模式与挡土墙后填土不同,涵洞侧向土压力小于现行规范值.软基上路堤、涵洞和地基的协同作用分析表明,传统的强涵基、弱地基的设计理念将使涵顶竖向土压力集中,并导致结构失效.为降低涵洞结构破坏风险,建议采用轻质填料填筑涵顶、涵洞反开挖施工和结构设计考虑涵顶竖向土压力集中等措施.     

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。     

土工格栅加固浅层软土地基的有限元分析

为了评价土工格栅加固浅层软土地基的效果,对公路软土地基稳定性进行现场监测,通过试验确定土和格栅的计算参数;运用有限元理论,研究浅层软土地基在分级加载情况下的稳定性,并分析格栅加筋效果的影响因素.结果表明:理论计算的侧向位移值和竖向位移值与现场观测结果基本吻合;铺设格栅能有效地控制软土地基的侧向位移,而对减少路堤的竖向位移效果不明显;随着路堤填土的增加,土工格栅的拉力逐渐增加,并且格栅拉力的峰值有逐渐向路基中线方向移动的趋势;加筋模量增大,格栅对坡脚下各点侧向位移的约束作用增强,对路堤底部沉降的变化没有影响;铺设多层格栅比铺设1层处理效果好,但不显著;如果只铺设1层土工格栅,那么在软土地基表面铺设对侧向位移约束的效果最好.     

砂砾填筑及土工格栅改善桥头跳车机理研究

采用有限元计算的方法，分析了桥梁台背回填砂砾和粘土的受力状态的差别；并分析了不同层距土工格栅加筋路堤的受力变形特性。得到以下主要结论：①土体的材质对沉降有十分明显的影响，对于弹性模量、内摩擦角、粘聚力相对稼大的砂砾而言，其整体性能比粘土要优良，更适合做路堤填土；②土工格栅加筋作用能够有效减小路堤沉降量，提升路堤的整体性和竖向变形均匀性，且格栅层距越小效果越明显；③格栅有利于改善路面结构和搭板的受力和变形特性，从而延长路面使用寿命。     

双向土工格栅处理桥头跳车研究

用有限元法对利用双向土工格栅加筋桥头路堤,从而控制桥头跳车的问题进行研究。分析加筋层间距对桥头路堤的沉降、竖向附加应力分布、土工格栅的拉应力和拉应变的影响规律。结果表明,以合理的方案对桥头路堤作加筋处理,可以有效控制桥头路堤的沉降,并使得桥台与路堤间的沉降能平顺过渡,为控制桥头跳车创造了有利条件。