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。     

格栅加筋膨胀土拉拔试验测试值的数值模拟

单向土工格栅加筋膨胀土技术在治理膨胀土地区堑坡坍滑方面得到了成功的运用,该技术的关键是筋土间的相互作用力,需通过拉拔试验获得。国内外不少学者尝试用数值模拟来获取土中加筋的拉拔力,而模拟所需参数大多采用经验估算或文献获得。由于一些参数取值与实际不符,导致模拟结果与工程实测值有不小误差。目前通过完成系统试验获得所需参数后再做数值模拟的不多,而先做加筋膨胀土拉拔试验,再对其数值模拟的更鲜见。首先用直剪试验获得了膨胀土的抗剪强度指标,然后用自行研发的大型数控拉拔试验系统完成了单向土工格栅加筋膨胀土拉拔试验,取得了数值模拟所需单位面积刚度系数、筋土界面黏结强度及摩擦角等参数,重新设计并进行了带位移监测且改变施测上覆压力的拉拔试验。运用FLAC3D软件,利用其内置的土工格栅单元对试验测试结果进行了数值模拟。通过对拉拔力、监测位移的模拟结果与试验实测数值间的对比发现:两者误差较小,表明将数值模拟法用于预测加筋膨胀土试验中筋材的拉拔力及位移可行,能方便获取筋土间应力、应变的发生、发展与变化,可减少做拉拔试验的经济和时间成本,为加筋机理研究提供了一种快速便捷的研究方法。     

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。     

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。     

粒孔比对筋-土界面循环剪切特性的影响

加筋土结构的动力性能对公路、铁路、边坡和挡墙等实际工程具有重要意义，因此研究筋-土界面的动力剪切特性具有重要意义。试验选用填料为4种不同粒径范围的粗颗粒土：0.5~1.18 mm，1.18~2.36 mm，2.36~4.75 mm，4.75~8 mm，一种方形网孔的土工格栅，土工格栅的网孔尺寸为30 mm×30 mm，在剪切速率分别为0.25，1，2，5 mm·min^-1，相对密实度分别为22%、55%、75%的条件下，研究填料平均粒径与土工格栅网孔尺寸的比值（粒孔比）对土工格栅-粗粒土界面循环剪切特性的影响。研究结果表明：当粒孔比从0.04增大到0.20时，土工格栅-粗粒土界面的剪应力峰值先增大后减小，粒孔比为0.07时，土工格栅-粗粒土界面的剪应力峰值最大；粒孔比分别为0.04，0.07，0.11，0.20时，土样的最终剪缩量分别为2.547，2.583，3.150，5.021 mm，表明随着粒孔比的增大，土样的最终剪缩量增大；同一循环次数下，粒孔比为0.07时，土工格栅-粗粒土界面的剪切刚度最大；粒孔比为0.20时，土工格栅-粗粒土界面的阻尼比最大；同一循环次数下，当剪切速率从0.25 mm·min^-1增大到5 mm·min^-1时，土工格栅-粗粒土界面的剪应力峰值先增大后减小；随着剪切速率的增大，土工格栅-粗粒土试样的最终剪缩量增大；相对密实度分别为22%、55%、75%的条件下，粒孔比为0.07时，剪应力峰值均达到最大值，分别为66.63，76.79，79.17 kPa。     

加筋粗粒土力学性能试验研究

采用3种土料、2种加筋材料(三向土工格栅、双向土工格栅)进行加筋土的无侧限抗压试验,探讨了加筋层数、加筋间距、含水率、压实度和土粒级配等对加筋粗粒土抗压特性的影响,得到以下主要结论:(1)压实度越高、加筋层数越多的加筋粗粒土承受大变形的能力越强,抗震性能越好;(2)压实度越大的粗粒土,增加格栅加筋密度对提高加筋土强度的作用越显著;(3)加筋粗粒土的强度随土中粗粒含量的增加而增大;(4)含水率对加筋粗粒土的强度基本无影响。     

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。     

双级加筋土挡墙动力特性振动台试验

针对目前多级加筋土挡墙动力试验研究不足的状况,通过大型振动台模型试验对地震荷载作用下双级土工格栅加筋土挡墙的动力特性进行研究。运用Bockinghamπ定理对双级土工格栅加筋土挡墙模型进行相似设计,采用标准砂作为回填砂、混凝土砌块作为挡墙和土工格栅作为筋材构成试验模型,并测试墙体和回填土的反应特性,得到土压力、墙面位移和土体加速度。试验结果表明:地震作用下挡墙立面墙体呈现倾斜并带有屈曲外鼓变形模式;挡墙水平位移、顶部沉降及分层沉降均随着地震峰值加速度增大而增大,最大值发生在挡墙顶部;随着输入地震荷载增大,砌块式挡墙缝隙中先出现淌砂,最后顶部模型砖掉落,挡墙破坏;加速度沿墙高存在放大效应,地震峰值加速度放大系数随着峰值加速度的增大而减小;下级挡墙峰值动土压力均呈现"中间大两端小"分布规律;上级挡墙峰值动土压力在小震时呈现"中间大两端小",强震时呈现"中间小两端大"分布规律;台阶处下级挡墙顶部动土压力和水平位移均大于上级挡墙底部相应值。研究成果可为双级土工格栅加筋土挡墙的抗震设计提供理论支持。     

双级加筋土挡墙动力特性振动台试验（双语出版）

针对目前多级加筋土挡墙动力试验研究不足的状况,通过大型振动台模型试验对地震荷载作用下双级土工格栅加筋土挡墙的动力特性进行研究。运用Bockingham π定理对双级土工格栅加筋土挡墙模型进行相似设计,采用标准砂作为回填砂、混凝土砌块作为挡墙和土工格栅作为筋材构成试验模型,并测试墙体和回填土的反应特性,得到土压力、墙面位移和土体加速度。试验结果表明：地震作用下挡墙立面墙体呈现倾斜并带有屈曲外鼓变形模式;挡墙水平位移、顶部沉降及分层沉降均随着地震峰值加速度增大而增大,最大值发生在挡墙顶部;随着输入地震荷载增大,砌块式挡墙缝隙中先出现淌砂,最后顶部模型砖掉落,挡墙破坏;加速度沿墙高存在放大效应,地震峰值加速度放大系数随着峰值加速度的增大而减小;下级挡墙峰值动土压力均呈现“中间大两端小”分布规律;上级挡墙峰值动土压力在小震时呈现“中间大两端小”,强震时呈现“中间小两端大”分布规律;台阶处下级挡墙顶部动土压力和水平位移均大于上级挡墙底部相应值。研究成果可为双级土工格栅加筋土挡墙的抗震设计提供理论支持。     

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。     

塑料土工格栅施工损伤足尺试验及损伤机理研究

对单向塑料土工格栅分别开展了砂类土、圆砾土和角砾土3种填料和标准压实、双倍压实和双层压实3种不同压实工艺进行现场损伤试验,对受损后的土工格栅进行表观损伤评价和强度测试,分析了土工格栅强度损伤机理。发现土工格栅表面普遍存在着轻微磨损、钝伤和劈裂,压实方式对格栅施工损伤影响程度为双倍压实>双层压实>标准压实,得到了适用于工程设计的D50与施工损伤折减系数之间的关系,并发现增大压实土层厚度、减小压实次数能够有效减小施工损伤。     

土工格栅加筋土拉拔试验与分析

为了研究土工格栅加筋土的机理,找出影响加筋土界面特性的主要因素,通过改进现有拉拔试验设备,研制了兼顾速率稳定性和能量损失的电动型拉拔设备。采用TGDG80型土工格栅,以石灰土、粉土为填料,在疏松、中密、密实3种压实状态和3.125、5.417、7.167kPa三种竖向荷载下进行多组正交拉拔试验。结果表明:石灰土与TGDG80型土工格栅的加筋土组合的安全性和稳定性更优,充足的压实度能大大提高加筋土挡墙的柔性和协调性。     

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。     

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。     

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。     

土工格栅拉筋材料的摩擦特性研究

土工格栅以其良好的摩擦特性常用作加筋土结构筋材。在基于分析土工格栅与土体的相互作用的基础上,研究了土工格栅摩擦特性的试验确定方法,从试验加载方式、侧壁边界效应和尺寸效应、填料厚度和压实度以及筋材夹持情况等几方面分析了影响拉拔试验的主要因素,为正确设计土工格栅拉拔试验和确保其参数的可靠性提供了技术保证。     

筋土界面摩擦特性的拉拔试验研究

以粉质粘土、粗砂、石屑为填料,通过自制设备进行拉拔试验。研究土工格栅与其界面的摩擦特性,得到3种填料与格栅的界面似摩擦系数,对影响筋土界面摩擦特性的主要因素进行深入分析。     

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.