对两种材料加筋土的三轴试验研究

通过两种加筋土样的三轴试验，对不同围压、不同加筋层数土样的应力一应变曲线、强度特性进行了研究。结果表明，土体破坏时能承受的应力随围压和加筋层数的增多而增大。极限抗拉强度较大、延伸率较小的筋材能使加筋土体的应力一应变曲线由应变软化型变为应变硬化型。加筋土样的两个抗剪强度指标都随加筋层数的增多而增大，但不同的加筋材料对不同土类的粘聚力和内摩擦角的贡献不同。     

加筋土挡墙水平位移解析计算与参数分析

加筋土挡墙因具有造价低廉、施工简便等优点而在公路、铁路等交通基础设施中被广泛应用。作为一种轻型柔性支挡结构，加筋土挡墙易产生较大的水平位移。目前已有的加筋土挡墙水平位移计算公式大多忽略了加筋区整体在土压力作用下产生的水平位移，有必要提出一种准确计算加筋土挡墙总水平位移的解析式。将加筋土挡墙总水平位移分为加筋区内部筋材伸长产生的水平位移和加筋区整体在土压力作用下产生的水平位移两部分。假定加筋区内部破裂面由0.3H法确定，根据胡克定律建立计算加筋区内部由于筋材伸长产生的水平位移解析式；假定加筋区为一复合弹性体，根据虚功原理建立加筋区整体在土压力作用下产生的水平位移解析式，两部分共同构成了加筋土挡墙的总水平位移。结果表明：随着填土模量、填土内摩擦角、填土黏聚力、筋材抗拉刚度和筋材长度的增大，加筋土挡墙的最大水平位移逐渐减小；筋材伸长产生的位移占总位移的比值随填土模量、填土内摩擦角、筋材长度的增大而增大，随填土黏聚力和筋材抗拉刚度的增大而减小；与原型试验测试值和数值模拟值相比，该解析计算结果可反映加筋土挡墙墙体位移沿墙高的分布规律，同时与既有经验公式相比，该方法计算结果更接近实际值。     

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。     

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。     

草根加筋土的护坡机理及强度准则试验研究

采用室内试验方法研究了草根加筋土护坡加筋原理，试验结果表明其加筋机理可以用准粘聚力原理来解释；通过对准粘聚力的实测结果进行分析研究，提出了加筋粘性土的准粘聚力计算方法；利用莫尔-库仑准则对草根加筋土试验结果的强度包线进行拟合发现效果良好，说明草根加筋土服从莫尔一库仑准则。研究结果对于深入认识植被护坡机理和合理确定草根土的抗剪强度具有指导意义。     

桩承加筋垫层复合地基桩土应力比分析

对带桩帽的桩承式复合地基水平加筋垫层进行受力变形分析,得出加筋体的挠曲变形量及筋材拉应力。在此基础上,视复合地基中竖向桩体和桩间土体为线弹性体,由静力平衡及变形协调条件,同时考虑筋材拉应力的作用,得到水平加筋垫层上下桩土应力比的计算方法。该方法能反映桩土间的差异沉降量、水平向加筋体抗力作用、桩间距、桩帽直径等因素对桩土应力比的影响。最后,采用该方法对某一现场试验结果进行分析,理论值与实测值吻合较好。水平加筋垫层的存在使复合地基桩土应力比增大,地基承载力提高,用文中方法计算桩承加筋垫层复合地基桩土应力比是可行的。     

膨胀土路堤桩板式挡土墙离心模型试验研究

通过玉蒙铁路膨胀土路堤桩板式挡土墙离心模型试验,就路堤加筋、不加筋两种工况,以及最优含水量及富水两种含水条件进行模拟测试。试验结果得出,弱膨胀土路基加筋的作用效果十分明显,使路基的变形得到了有效控制,满足了设计要求。弱膨胀土含水量的变化对路基的变形有明显影响。     

重复荷载作用下加筋挡土墙的疲劳寿命分析

疲劳分析是要确定加筋土挡土结构的疲劳寿命,通过输入不同幅值和频率的正弦波激励,探讨了重复荷载作用下模型挡墙的动力特性与疲劳寿命规律。试验结果分析表明,三种加筋结构的疲劳寿命与其应力幅值均成线性关系,格宾加筋挡土墙的对数疲劳寿命随应力幅的变化的敏感程度比土工格栅加筋挡土墙的要低。试验分析结果有助于揭示挡墙在重复荷载作用下的失稳机制,为加筋挡土墙工程设计提供有益的参考。     

重复荷载作用下加筋挡土墙的疲劳寿命分析

疲劳分析是要确定加筋土挡土结构的疲劳寿命,通过输入不同幅值和频率的正弦波激励,探讨了重复荷载作用下模型挡墙的动力特性与疲劳寿命规律.试验结果分析表明,三种加筋结构的疲劳寿命与其应力幅值均成线性关系,格宾加筋挡土墙的对数疲劳寿命随应力幅的变化的敏感程度比土工格栅加筋挡土墙的要低.试验分析结果有助于揭示挡墙在重复荷载作用下的失稳机制,为加筋挡土墙工程设计提供有益的参考.     

小间距加筋土回弹变形特性分析

根据室内回弹模量试验实测数据,对小间距土工格栅加筋粉砂土和小间距土工布加筋粒料土的回弹变形特性进行了对比分析发,(1)现小间距土工格栅加筋土中的土工格栅加筋层与土的共同作用提高了加筋土的整体性,能动员更大范围的加筋土体(包括其中的格栅)来吸收外荷所做的功并将其中的绝大部分转化为弹性变形能储存其中,外荷卸除后再全部释放出来,保证加筋土在交通荷载的反复作用下基本处于弹性工作状态,几乎不产生塑性变形,同时比未加筋土具有更高回弹模量。作者将此称为"储存和释放弹性能"机理;(2)由于试样尺寸小,加载后很难避免土工布发生滑动,所以土工布加筋土的回弹变形特性不宜用室内小尺寸试样来测定。     

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。     

土工格室加筋粘性土的强度特性研究

对土工格室（三维立体加筋材料）加筋粘性土的强度进行了试验研究，在加筋率相同的条件下，将土工格室中筋土与筋材平铺加筋土及无筋土的强度进行了对比研究，找出了土工格室加筋粘性土抗剪强度增加的原因，探明了土工格室加筋土的工作机理。     

加筋对桩承式路堤变形模式与土拱效应影响试验

对于桩承式加筋路堤,加筋改变了路堤底面的变形形态,不可避免地将对路堤变形模式与土拱效应产生影响。为了深入分析加筋的影响,利用开发的多沉陷门(Multi-trapdoor)试验装置和椭圆钢棒相似土填料,开展未加筋桩承式路堤试验并得到不同参数组合下存在的3种变形模式,选取3种变形模式的代表性试验,开展相同参数条件下的加筋试验以及4种不同填料高度和3种不同加筋刚度的桩承式加筋路堤试验。通过粒子图像测速技术(PIV)和自制三点式载荷计准确测试得到全场位移及桩顶和桩间土压力。结果表明:加筋后,未加筋桩承式路堤的三角扩展型和塔形升高型变形模式转化为同心椭圆扩展模式,等沉面模式转化为同心圆等沉模式;2种变形模式之间转化的临界高度为1.5倍桩间净距,但等沉面的高度仅为67%的桩间净距;加筋对土拱效应发挥起到了双重作用,一方面,加筋减小了差异沉降,导致土拱效应发挥程度降低,另一方面,加筋改变了路堤变形模式,为"同心圆"土拱提供了稳定的拱脚,使得土拱效应发挥程度提高;在填料高度低,加筋刚度高的情况下,土拱效应发挥程度进一步降低;而填料高度高,加筋刚度低时,土拱效应达到了充分发挥所需的差异沉降,加筋对土拱效应有提高作用;张拉膜效应发挥程度随加筋刚度增大而提高,且随着桩间土下沉而提高,导致土拱效应减弱。     

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.     

草根加筋土的护坡机理及强度准则试验研究

采用室内试验方法研究了草根加筋土护坡加筋原理,试验结果表明其加筋机理可以用准粘聚力原理来解释;通过对准粘聚力的实测结果进行分析研究,提出了加筋粘性土的准粘聚力计算方法;利用莫尔-库仑准则对草根加筋土试验结果的强度包线进行拟合发现效果良好,说明草根加筋土服从莫尔-库仑准则.研究结果对于深入认识植被护坡机理和合理确定草根土的抗剪强度具有指导意义.     

麦秸秆加筋石灰土抗剪强度影响因素灰色关联度分析

为增强石灰固化滨海盐渍土的强度、塑性和抗变形能力,进行了麦秸秆加筋辅助处理的试验。试验分析结果表明:①麦秸秆加筋作用主要提高土的粘聚力,对内摩擦角的影响很小。②适宜的麦秸秆加筋长度为20mm,约为试样直径的1/3;适宜的加筋率为0.25%。③养护初期麦秸秆加筋作用较强,养护后期,土的强度提高主要依赖石灰的固化作用。④灰色关联度理论分析认为,对加筋土的粘聚力影响程度依次为固化作用、加筋率、加筋长度;对内摩擦角影响程度依次为固化作用、加筋长度、加筋率。固化作用是影响加筋土强度的主要指标。麦秸秆     

酸性环境干湿循环条件下膨胀土的膨胀特性及微观作用分析

弄清酸雨及干湿循环共同作用下膨胀土的膨胀性能及其微结构与矿物成分的变化，对研究酸雨区膨胀土的基本性质劣化及工程问题意义重大。为此，以广西酸雨重灾区百色原状膨胀土为对象，模拟酸雨（pH=3，5，7）与干湿循环（n=1，2，3，4）两者共同作用的环境，开展了无、有荷膨胀率试验，并采用扫描电镜（SEM）、压汞仪（MIP）和X射线衍射仪（XRD）分析了该环境下试样的微结构及矿物成分的演变规律。研究结果表明：酸性环境使试样的膨胀率增大，溶液的pH值越小，膨胀率越大；随干湿循环作用次数的增加，不同溶液环境下试样的膨胀率均先增大后趋于稳定，且2次作用后的增幅最大；经酸性环境与干湿循环共同作用试样的膨胀率增大更多，溶液pH值为3和5，经2次干湿循环后其膨胀率比pH值为7的分别增长了24.7%和7.9%；上覆压力能明显抑制试样膨胀率的增长，设定测试压力越大，该值下降越显著。酸性环境与干湿循环共同作用下膨胀率增大的机理可通过微观结构分析作出解释：酸性环境作用下膨胀土中游离SiO₂，Al₂O₃，K₂O，MgO，CaO等胶结物出现不同程度的溶蚀和淋滤，削弱了叠聚体结构间的联结作用，使面面叠聚结构的排列趋于分散，微孔隙体积及数目不断增大，同时遭受干湿循环作用后，土中微孔隙加速发育，土颗粒与溶液水间化学反应更剧烈，致使其膨胀变形进一步增大。因此，酸雨重灾区的膨胀土工程建设，必须考虑酸性环境与干湿循环共同作用造成的膨胀土基本性质劣化的不利影响。     

加筋土工程中筋材的拉拔试验研究

对双面加筋挡土墙结构中预埋的不同层位、不同长度的拉筋进行现场拉拔试验,分析表明筋土之间的拉拔摩阻力随上覆压力的增加而逐渐增大,拉筋越长,抗拔力越大。拉拔试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力高于常规设计值,拉拔试验真实地反映了筋土界面的工作状态。     

含水率与加筋率对加筋土崩解特性影响的试验研究

针对边坡生态防护所采用的稻秸秆加筋土,通过崩解试验研究不同加筋率与含水率对加筋土崩解特性的影响规律。试验采用烘干的方法改变6种加筋(稻秸秆)率(加筋率为:0～0.5%)试样的含水率,然后进行崩解试验。结果表明:①试样的崩解量和崩解速率与试样的初始含水率和稻秸秆掺加比例有关,试样的崩解量和崩解速率随着试样的初始含水率的降低而增加;②初始含水率对试样的崩解性起决定性影响,稻秸秆掺加比例对试样崩解现象影响不大。当初始含水率高时,试样成"鳞片状"崩解;当初始含水率低时,试样先是细小颗粒以粉状掉落,试样成"块状"崩解。     

位移幅值对砾石-格栅界面循环剪切特性的影响

由于加筋土结构经常受到动荷载的作用，因此筋土界面的动力剪切性能也越来越受到重视；但目前筋土界面的动力剪切试验往往循环次数很少，一般只有10多次，不能充分反映筋土界面的动力相互作用。采用大型动态直剪仪，在剪切位移幅值分别为1、2、4、6 mm时，对砾石-格栅界面进行了2 000次水平循环直剪试验，分析了剪切位移幅值对筋土界面剪切应力、竖向位移以及颗粒破碎的影响，揭示了筋土界面相互作用的机理。结果表明：在循环剪切过程中，界面平均峰值剪切应力先增加后减小；剪切位移幅值越大，达到界面峰值强度所需的循环次数越少，而达到界面残余强度所需的循环次数越多，较大的剪切位移幅值会使得砾石-格栅界面的剪切应力衰减现象更显著；随着剪切位移幅值的增大，试样最终剪缩量增大，但试样最终剪缩量增量逐渐减小；随着剪切位移幅值增大，界面剪切刚度逐渐减小，界面阻尼比却逐渐增大；通过对循环剪切试验后的砾石颗粒各粒组含量进行分析，发现剪切位移幅值越大，颗粒的相对破碎率也越大，相对颗粒破碎率与剪切位移幅值呈较好的对数关系，并与试验结果吻合较好。