带加强节点双向土工格栅的拉拔试验研究

在传统双向土工格栅的节点上设置一定厚度的加强节点,以形成具有立体加筋效果的带加强节点土工格栅。通过室内拉拔试验,研究了带加强节点土工格栅筋-土界面作用特性,探讨了横肋间距和加强节点厚度对极限拉拔阻力的影响。结果表明,拉拔曲线在法向应力较小时出现峰值,法向应力较大时表现出应变硬化的特征。带加强节点土工格栅的极限拉拔阻力较传统土工格栅都有一定程度的提高,且随着横肋间距的增大而减小,随着加强节点厚度的增加而线性增大。基于试验结果分析极限拉拔阻力的组成发现,随着横肋间距的增大,极限拉拔阻力的主导作用力由横肋极限端承阻力转变为筋-土界面间的极限摩阻力。     

第八届中国土工合成材料会议论文：带加强节点双向土工格栅的拉拔试验研究

在传统双向土工格栅的节点上设置一定厚度的加强节点，以形成具备立体加筋效果的带加强节点土工格栅。通过一系列的室内拉拔试验，研究了带加强节点土工格栅筋–土界面作用特性，探讨了横肋间距和加强节点厚度对极限拉拔阻力的影响。结果表明，拉拔曲线在法向应力较小时出现峰值，法向应力较大时表现出应变硬化的特征。带加强节点土工格栅的极限拉拔阻力较传统土工格栅都有一定程度的提高，且随着横肋间距的增大而减小，随着加强节点厚度的增加而线性增大。基于试验结果分析极限拉拔阻力的组成发现，随着横肋间距的增大，极限拉拔阻力的主导作用力由横肋极限端承阻力转变为筋–土界面间的极限摩阻力。     

土工格栅筋土界面摩阻力分布拉拔试验研究

通过土工格栅拉拔试验对筋土界面摩阻力横向分布进行了研究,通过千分表测试土工格栅不同位置处的位移,将位移转换成土工格栅应变,根据格栅的抗拉弹性模量得到土工格栅不同位置处的筋土界面摩阻力。试验结果表明:筋土界面摩阻力的峰值出现在土工格栅的横肋处,并沿横肋向两侧逐渐减小;对于单向土工格栅,格栅横肋不仅能够提供筋土界面摩阻力,而且能通过嵌锁作用限制土体的变形,能显著提升土工格栅的加筋效果;土工格栅前半段的筋土界面摩阻力先得到发挥,然后后半段的筋土界面摩阻力逐渐得到发挥。     

堆石料与土工格栅间拉拔特性试验研究

针对目前土石坝工程中最常采用的双向塑料焊接土工格栅和双向涤纶经编土工格栅,采用大型拉拔试验设备完成了两种格栅在堆石料中的拉拔试验,以研究其与堆石料的相互作用机制及加筋效果。试验结果表明：拉拔位移较大时,塑料焊接格栅的格栅节点达到极限强度而发生剥离破坏,造成拉拔力的阶梯式衰减,节点强度是控制界面强度的重要因素且法向作用的荷载大小对节点强度的影响不大;而涤纶经编格栅拉拔力“硬化”现象明显,试验初段,由于格栅材质柔度较大,横肋阻力作用不明显,抗拉拔力由纵肋摩阻力和节点端承阻力提供,经过较大的拉拔位移后,格栅节点并未发生剥离破坏。     

土工格栅横肋在加筋作用中贡献的试验研究

土工格栅对土的加固机理在于格栅与土的相互作用, 其中, 格栅横肋所起的作用十分重要。借助于室内中型拉拔试验, 分析了单向土工格栅和双向土工格栅横肋的受力特点。试验结果表明:横肋在土工格栅拔出过程中提供超过30%的摩擦阻力;去掉土工格栅的横肋后, 界面摩擦因数和黏聚力都产生了较大幅度的降低;试验过程中所测出来的拉拔力中仍然有一部分是由于格栅横肋作用所产生的力, 最终计算结果要小于格栅横肋实际发挥时的结果。     

土工格栅加筋包边填砂路堤模型试验研究

为探究包边填砂路堤荷载作用下的极限承载力特性、破坏形态规律及加筋性状,设计了土工格栅加筋包边填砂路堤结构,改装美国GCTS公司的USTX-2000动静三轴加载装置进行加载,通过改变加筋层数、筋材布置长度及包边土厚度对土工格栅包边填砂路堤进行一系列试验。对不同工况下包边填砂路堤的极限承载力、封层及坡面法向累积变形、位移变化进行研究。试验结果表明:土工格栅加筋和增加包边土厚度可以显著提高包边填砂路堤的极限承载力,并能减小封层中、封层右及坡顶、坡中的法向累积变形;无筋路堤的滑动面在路堤内呈折线状且并未通过坡脚侵入地基,在坡顶的黏土和砂芯交界处产生最大位移;土工格栅加筋及增加包边土厚度可以使滑动面向路堤内部迁移但形态不变,且最大位移处向路堤内部迁移。     

土工格栅加筋土地基承载特性有限元分析

针对土工格栅加筋土结构,提出一种土与土工格栅筋材相互作用界面模拟的新思路.通过工程算例对加筋土地基的极限承载力进行了研究.分析了加筋深度、层数、间距等因素对加筋地基极限承载力的影响.     

基于层合板理论的多层加筋碎石垫层承载特性分析

为研究多层加筋垫层自身极限承载特性,考虑多层土工格栅的加筋作用,假设加筋垫层为层合板,并根据静力平衡条件和应变连续条件,分析得出加筋垫层的极限承载能力计算方法,通过室内试验对理论推导公式进行结果验证。研究结果表明:理论计算与试验结果吻合较好;随着格栅层数、垫层厚度、碎石抗剪强度的增加,多层加筋垫层自身极限承载能力增强;随着桩间距和底层格栅距桩帽距离的增大,多层加筋垫层自身极限承载能力降低。     

循环荷载作用下土工格栅剪切特性的颗粒流细观分析

以循环荷载作用下土工格栅与砂土的直剪室内试验结果为基础,对法向循环荷载作用下筋土直剪过程进行三维颗粒流模拟,开发CLUMP颗粒板替代顶墙施加法向循环荷载。与静载作用室内试验结果相对比,数值试验可以从宏细观角度分析土工格栅在直剪试验中筋土作用特性。研究结果表明:离散元PFC数值试验可以较好地再现筋土界面作用特性。相比静载作用情况,法向循环荷载使得试样上部区域和筋土界面区域颗粒位移明显增加,循环荷载峰值谷值交替出现,筋土界面区域孔隙率呈现波动变化,颗粒旋转明显,滑动比较大。随着土工格栅埋深的增加,法向循环荷载影响逐渐减弱,筋土界面剪应力峰值上升,循环荷载弱化了土工格栅的加筋作用。循环荷载作用下土工格栅与土颗粒的咬合力以及颗粒间的静摩擦阻力、滑动摩擦阻力与滚动摩擦阻力是形成土工格栅加筋作用的主要原因。     

循环荷载作用下土工格栅剪切特性的颗粒流细观分析

以循环荷载作用下土工格栅与砂土的直剪室内试验结果为基础，对法向循环荷载作用下筋土直剪过程进行三维颗粒流模拟，开发CLUMP颗粒板替代顶墙施加法向循环荷载，并与静载作用结果相对比，分析筋土界面宏细观参数演化规律及其对应关系，深入探讨筋土剪切特性的宏细观机理。与室内试验只能宏观探讨筋土界面的力学性质相比，数值试验可以从宏细观角度分析土工格栅在直剪试验中筋土作用特性，研究结果表明：离散元PFC数值试验可以较好的再现筋土界面作用特性。相较静载作用情况，法向循环荷载使得试样上部区域和筋土界面区域颗粒位移明显增加，循环荷载峰值谷值交替出现，筋土界面区域孔隙率呈现波动变化，颗粒旋转明显，滑动比较大。随着土工格栅埋深的增加，法向循环荷载影响逐渐减弱，筋土界面剪应力峰值上升，循环荷载弱化了土工格栅的加筋作用。循环荷载作用下土工格栅与土颗粒的咬合力以及颗粒间的静摩擦阻力、滑动摩擦阻力、滚动摩擦阻力是形成土工格栅加筋作用的主要原因。     

格栅加筋土工作机理的试验研究

加筋土的设计理论落后于工程实践,为了改变这种现状,必需弄清加筋机理。采用大型叠环式剪力仪进行了土工格栅的拉拔试验,分析了格栅与填土之间界面的特性,它是了解加筋作用的关键。研究表明,界面产生了2方面的影响：界面本身的摩阻力对土体侧向变形的约束作用增强了土体抗变形的能力;界面对筋材两侧一定范围内土体的应力状态进行了改变。前者可称为直接加筋作用,后者可视为对土体的间接加固作用。这种间接加固是由于界面受剪时扰动了界面两侧一定范围土体内的颗粒,促使加筋土体强度的增大。试验测得了这种影响范围的大小,它有助于确定筋材布置的合理间距。同时进行了仿真的数值分析,加强了对上述加筋机理的认识。通过三轴试验,对由筋材、填土和界面组成的加筋土体的整体性状也进行了研究。上述成果将为建立合理的设计方法提供理论依据。     

土工格栅与饱和细砂的界面特性试验研究

筋土界面特性是加筋土结构设计的重要技术指标,是揭示土工合成材料加筋机理的关键。采用GDS界面剪切仪研究了剪切速率、竖向应力及网孔尺寸对土工格栅与饱和细砂界面特性的影响。试验结果表明:剪切速率较小(≤1.0 mm/min)时,剪切速率对界面抗剪强度影响不大;剪切速率在1.0~10 mm/min范围内,随着剪切速率的增大,界面抗剪强度先增大后减小;界面抗剪强度随着竖向应力的增加而增大,竖向应力增强了土工格栅对土颗粒的嵌锁作用,限制了土颗粒的剪切移动,从而提高了土体的抗剪强度;剪切速率为1.0 mm/min,竖向应力较小(50~100 kPa)时,小网孔尺寸土工格栅加筋效果更明显;剪切速率为0.1 mm/min,竖向应力较大(200~300 kPa)时,大网孔尺寸土工格栅加筋效果更明显。研究结果对土工格栅在加筋土中的应用具有参考价值。     

加筋粉煤灰砂混合料大型三轴试验研究

为进一步研究粉煤灰砂混合料的性能,在不同固结和排水条件下对较优质量比例的粉煤灰砂混合料试样进行不加筋及复合加筋三轴试验。分析粉煤灰砂混合料试样在不同固结排水试验、不同筋材加筋和不同加筋层间距条件下的应力-应变性能。试验结果表明:在不固结不排水试验条件下,粉煤灰混合料抗剪性能最优;在加筋性能改善方面,轮胎加筋效果最佳,其次为三向土工格栅、双向土工格栅和格室加筋;随着加筋层间距减小,相应加筋效果系数增加,相应破坏时的主应力差值也不断增加,但加筋层间距不宜过小,20 cm时相应加筋性能较优。同时,随着围压增加,其破坏时的偏应力随之增加,相应的加筋效果会有所下降。上述结果揭示了加筋粉煤灰砂混合料三轴试验力学特性,可为粉煤灰砂混合料作为建筑回填材料和废弃物资源化应用提供理论依据。     

多土工格栅与土的界面摩擦特性试验研究

土工格栅是一种新型的加筋材料,目前有关土工格栅机理的研究较少,处于理论落后于工程实际的状态。通过直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验对土工格栅（包括塑料格栅和经编格栅）与粗粒土（砂砾、砂和残积土）之间的界面摩擦特性进行了研究,同时还采用有纺土工布进行了对比试验。试验结果表明,与早期普遍采用的有纺土工布加筋材料相比,无论是强度、延伸率、界面摩擦系数,土工格栅都具有明显的优点,尤以土工格栅配合碎石类填料的效果最好,它可以产生摩擦、咬合、嵌锁等综合作用。     

根系与格栅复合加筋土的力学特性试验研究

在土工格栅加固的边坡上种植生态植物,可以形成有效的生态护坡。为研究植物根系与土工格栅形成复合加筋土的力学机制,依托广西贵隆高速生态护坡工程,进行了素土、根系加筋土、格栅加筋土、根系与格栅复合加筋土的三轴固结不排水试验,对比分析了3种加筋土的力学特性。结果表明:植物根系、土工格栅均能提高加筋土的强度,其中根系与格栅的复合加筋效果最好;相较于素土、根系加筋土、格栅加筋土,根系与格栅复合加筋土的黏聚力分别增加了265.0%、101.0%、33.2%;保持最佳的土工格栅布置形式不变,根系与格栅复合加筋土的黏聚力随着含根量的增加出现先增后减的变化趋势,当含根量为0.5%时,黏聚力达到最大。对加筋土的三轴试验曲线进行分析,发现3种加筋土的应力-应变关系均符合邓肯－张模型,并获得了加筋土的邓肯－张模型参数,进一步通过试验数据对模型参数进行了验证。     

土工织物加筋尾矿砂界面力学特性试验研究

为研究土工织物加筋尾矿砂界面力学特性,在不同的尾矿砂含水率、试验拉拔速率和竖向压强下开展一系列土工布及土工格栅的拉拔试验。比较相同条件下的土工格栅与土工布拉拔试验结果可知:土工布对细粒尾矿砂的加筋效果优于土工格栅的加筋效果,竖向压强较大时两者的拉拔力峰值差值增大;随尾矿砂含水率增加,界面剪应力峰值明显减小,界面剪应力峰值在含水率1.2%时比含水率8.4%时增加50%以上,表观黏聚力先增加后减小,在最优含水率附近时达到最大,界面摩擦角先快速减小后缓慢减小;随试验拉拔速率增加,界面剪应力峰值缓慢增加,表观黏聚力先增加后减小,界面摩擦角先减小后增加;各工况下剪应力峰值均随竖向压强的增大而增大。研究结果可为土工织物加筋尾矿坝工程设计提供参考。     

高强土工格室加筋砂土地基模型试验研究

分别针对纯砂地基和高强土工格室加筋地基进行多组模型试验, 研究了单层土工格室埋深、焊距以及地基土压实度对地基承载力和变形特征的影响, 并结合格室拉应变和筋材下方附加土压力的分布规律, 以及地基和筋材的极限破坏状态, 总结了高强土工格室加筋地基的作用机理。结果表明:相比纯砂地基, 土工格室加筋能的地基承载力提高2倍多, 可以减小地基沉降, 并提高土体抗变形能力;加筋效果随格室埋深、焊距的减小和地基压实度的增加不断提高。影响程度从大到小依次为:砂土压实度、格室埋深、格室焊距;中间高强格室单元充分利用其抗拉强度, 发挥侧限作用, 有效扩散土中应力。