建筑垃圾与土工合成材料界面性能试验研究

建筑垃圾与土工合成材料的界面剪切性能直接影响建筑垃圾作为填料在加筋土结构中的应用。通过大型直剪试验研究了建筑垃圾的含水率和土工合成材料的种类对建筑垃圾与土工合成材料界面剪切性能的影响。建筑垃圾的含水率为1%、6%、12%和18%的4种状态。土工合成材料分别为双向塑料土工格栅、双向玻纤土工格栅和无纺土工布。试验结果表明提高建筑垃圾含水率会降低建筑垃圾与土工合成材料界面的峰值剪应力;对比不同的土工合成材料,含水率相同时,建筑垃圾与双向塑料土工格栅的界面峰值剪应力最大,其与双向玻纤土工格栅、无纺土工布的界面峰值剪应力接近;建筑垃圾与土工合成材料的界面相互作用系数高于天然填料与土工合成材料的相互作用系数。     

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。     

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。     

土工格栅加筋红砂岩大三轴试验研究

在大型三轴仪上进行了不同含水量情况下红砂岩素土样和不同加筋方式土工格栅加筋土的三轴不固结不排水剪切试验,保证93%的压实度,从而探讨了土工格栅加筋红砂岩的力学特性及变形特性,分析了土工格栅的加筋机理,为红砂岩路基,特别是加筋红砂岩路基提供设计和施工依据。试验结果表明:素土和加筋红砂岩土样的强度均与含水量密切相关。其抗剪强度指标随含水量的变化规律大致相同。     

土工格栅加筋红砂岩大三轴试验研究

在大型三轴仪上进行了不同含水量情况下红砂岩素土样和不同加筋方式土工格栅加筋土的三轴不固结不排水剪切试验,保证93%的压实度,从而探讨了土工格栅加筋红砂岩的力学特性及变形特性,分析了土工格栅的加筋机理,为红砂岩路基,特别是加筋红砂岩路基提供设计和施工依据。试验结果表明：素土和加筋红砂岩土样的强度均与含水量密切相关。其抗剪强度指标随含水量的变化规律大致相同。     

循环剪切作用对格栅与砂土界面剪切特性的影响

为了研究循环剪切作用对砂土与土工格栅界面剪切特性的影响,采用单调直剪试验与循环剪切后单调直剪试验,研究了竖向应力、循环剪切位移幅值等因素对筋土界面剪切强度和剪切体变特性的影响,并对比分析了单调直剪试验和循环剪切后单调直剪试验的结果。结果表明:在一定的循环剪切位移幅值内,界面剪应力峰值随着剪切幅值的增加而增长;循环剪切作用使得筋土界面的似粘聚力和摩擦角有一定程度的提高;循环剪切后单调直剪试验所得界面峰值剪切强度和残余剪切强度明显高于单调直剪试验结果。     

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。     

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。     

湿度变化对黄土路堤边坡稳定性影响分析

通过三轴压缩试验,分析不同含水率状态下压实黄土填料的强度变化特征,并计算评价了不同湿度、路堤高度、加筋条件下黄土边坡稳定性。结果表明:压实黄土填料强度随着含水率增加而下降,其中黏聚力与含水率呈负指数递减关系,内摩擦角与含水率呈线性递减关系,含水率对压实黄土的黏聚力影响更明显;随着路堤填料湿度上升,边坡稳定系数显著降低,当含水率从施工状态wopt上升5%时,路堤高度10~40 m的边坡稳定性系数下降24.3%~37.9%;加筋层中使用的土工格栅抗拉强度越高,土工格栅层间距越小,路堤边坡稳定补强效果越明显。     

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。     

双强度折减法在加筋土边坡稳定分析应用的研究

有限元强度折减法在加筋土边坡的稳定分析中被广泛应用,但因加筋材料和土体是2种性质迥异的材料,因此针对土体强度和加筋材料界面强度采用相同的强度折减系数是否合理值得进一步研究。通过建立加筋材料(土工格栅)界面直剪摩擦特性的三维数值模型,研究了土体强度和土工格栅界面强度的折减规律。结果表明,强度折减过程中土体强度和土工格栅界面强度的折减系数并不一致。为此,提出了土工格栅加筋土边坡稳定分析的双强度折减法,该方法能充分体现土工格栅的加筋作用,使稳定分析结果更合理。     

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。     

土工格室结构层抗剪性能试验研究

本文针对土工格室结构层剪切性状研究成果有限的现状,通过大比尺模型试验方法,研究了不同填料、不同剪切面、不同焊距的土工格室加筋层和未加筋填料的似粘聚力和摩擦角特征。结果表明:土工格室结构层的平面剪切试验与斜面剪切试验相比,由于加筋体的直接参与,斜面剪切强度比平面剪切强度高的多;从提高的强度来说,主要体现在似粘聚力得到提高,内摩擦角提高不大;不同型号的土工格室加筋以后,格室结构层之间的抗剪强度提高幅度无明显区别。     

格栅加筋新型土工填料压缩变形特性试验研究

新型土工填料与土工格栅联合使用可以作为路基回填的一种新技术。通过考虑轮胎橡胶颗粒掺入比和格栅加筋层数的影响,采用单向压缩仪开展格栅加筋新型土工填料的压缩变形试验,并将其压缩特性与传统土类的压缩特性作比较,结果表明:格栅加筋新型土工填料的压缩模量整体比淤泥质土大,大部分超过可塑黏土的压缩模量,部分达到了半干硬黏土和细砂水平,可应用于处理淤泥质土工程等;轮胎颗粒含量3%和Dr为70%的新型填料加筋一层格栅的压缩模量近乎达到中砂压缩模量的水平,可替换中砂用于实际工程中。     

Sandwich形加筋土筋土界面的循环剪切特性

针对循环剪切作用对Sandwich形加筋土界面剪切特性影响研究不足的状况,采用室内大型直剪仪对Sandwich形加筋土进行了一系列循环直剪试验。试验所用的筋材为土工格栅,砂为福建标准砂,黏土为含水率为28%的重塑黏土,分别在竖向应力为30,60,90kPa,剪切位移幅值为3,6,9mm,剪切速率为1,2,5,10mm·min~(-1),薄砂层厚度分别为4,6,8,10,12,14mm时,研究了剪切速率、薄砂层厚度、循环剪切幅值和竖向应力等因素对Sandwich形加筋土筋土界面循环剪切特性的影响。试验结果表明:在薄砂层厚度由2mm增加到14mm的过程中,界面的峰值剪应力呈现出先增大后减小的现象,峰值剪应力先由54.3kPa增加到67.9kPa,然后又减小到59.4kPa,薄砂层厚度为8mm时筋土界面峰值剪应力达到最大值67.9kPa;当剪切速率为1 mm·min~(-1)时,筋土界面主要表现出剪切硬化现象,且在前几个循环周次,峰值剪应力增幅较大,随着循环周次的增加,增幅逐渐减小;当剪切速率大于1 mm·min~(-1)时,筋土界面表现出剪切软化现象,且剪切速率越大,软化现象越明显;在剪切幅值从3mm增加到9mm的过程中,循环剪切时筋土界面的剪胀、剪缩交替现象越来越明显,并且剪切幅值越大,界面最终剪缩量也越大;竖向应力为30,60,90,120kPa时,筋土界面对应的峰值剪应力分别为32.6,43.2,60.4,82.9kPa,表明随着竖向应力的增加,筋土界面的峰值剪应力也随之增加。     

土工格栅包裹碎石桩力学特性数值模拟分析

为了研究加筋包裹碎石桩中土工格栅和碎石的力学参数对桩体承载性能的影响程度,基于室内试验建立ABAQUS三维有限元计算模型,分析碎石内摩擦角、碎石弹性模量和土工格栅弹性模量对桩体承载力、桩身侧向变形和桩土应力比的影响,探讨分析了3个参数提高桩体承载性能的作用机理。结果表明:碎石内摩擦角对加筋包裹碎石桩的桩体承载力的敏感度最高,碎石弹性模量对桩土应力比的敏感度最高,土工格栅弹性模量对桩身最大侧向变形的敏感度最高;碎石内摩擦角、土工格栅弹性模量、碎石弹性模量对于桩体承载性能的影响分别主要表现为提高桩体承载力、减小桩身侧向变形,以及提高桩土应力比、增强桩身荷载传递性能。     

土工合成材料界面直剪摩擦试验研究

该文通过土工合成材料与不同填料的直剪摩擦试验,研究土工合成材料的界面特性。并探讨了在直剪试验中,剪切速度对剪应力峰值强度的影响。