基于幂函数模型的钢丝网筋土界面关系研究

在双绞合六边形钢丝网加筋红砂岩粗粒土大型拉拔试验的基础上,分析双绞合六边形钢丝网筋材抗拔力的发展过程,研究采用理想弹塑性模型、双曲线模型和指数模型描述拉拔剪应力-位移曲线的不足,建立适合描述网状筋材筋土界面关系的幂函数模型,通过Fish函数对FLAC3D中Geogrid单元的筋土界面关系进行修正,并进行拉拔试验数值模拟...     

不同筋材界面剪切试验研究

为了研究废旧轮胎、土工格室和土工格栅3种不同土工合成材料的筋-土界面抗剪特性,对试样开展了一系列大型直剪试验。对比了3种筋材的加筋效果,并研究了竖向荷载对筋-土界面抗剪强度和剪应力-剪切位移曲线特征的影响。试验结果表明:筋-土界面的剪切应力与剪切位移关系为非线性;几种不同筋材加筋效果较为显著,其中废旧轮胎的加筋效果最为明显;筋-土界面的黏聚力提高较大,内摩擦角变化相对较小,表明筋-土界面主要依靠提高黏聚力增大其抗剪强度。确定了各筋材加筋界面抗剪强度指标,并分析了3种筋材的加筋机理。     

大型数控拉拔试验系统的研制及应用

跟踪国内外研发现状,结合交通部西部膨胀土项目的开展,研制了CS-LB01大型数控土工合成材料拉拔试验系统。该系统具有试件尺寸大、可采用恒力或恒速两种控制方式实现土工合成材料在不同填料中的拉拔试验、较真实模拟实际工况的特点。加载方式也因上下箱体顶(底)面设置气囊并辅以稳压伺服控制系统、设法消除填土受上下盒侧壁的摩阻影响而更加科学合理。此外,采用高精度拉力和位移传感器、自行开发数据采集分析系统并配套填料压实和起吊辅助设备,使整个系统的人工智能化水平大大提高。试验表明,该系统能较好模拟土工格栅在膨胀土中的工作状态,准确提供筋土界面间的受力、变形及变化规律,从而方便试验参数的采集及对土中加筋作用机理的研究。     

新型可视土工拉拔试验仪的研发与应用

研制了一台新型可视自动采集数据的土工拉拔试验装置,可用于多种土工材料和填料作用下的拉拔试验。该装置改进了加载系统和反力系统,实现了拉拔界面的可视与数据采集的自动化,并可量测土工材料不同嵌固长度处的位移,获取土工材料变形值,探索筋土作用过程中筋材受力机理及界面土体位移变化规律。使用新研制的试验装置开展了以砾类粗粒土为填料的格栅拉拔试验,结果表明:上覆荷载增大,土中格栅的应变变小,土体与格栅的界面摩擦和嵌固作用越显著;筋土界面处土体颗粒存在平移及转动两种运动模式,且界面处土体形成稳定的位移集中带。     

加筋土的拉拔摩擦试验研究

本文通过筋土之间的拉拔摩擦试验研究,分析了四种筋材在同一填料以及一种筋材在三种不同填料中的筋土界面摩擦系数的变化情况,并分析了筋材摩阻强度的变化规律。试验结果表明:在同种填料中,土工网和土工格栅较土工布、土工带界面摩擦系数高;同种筋材在粗颗粒填料中界面摩擦系数较细颗粒填料中大。拉拔试验的剪切应力与剪切位移具有明显的非线性特征,在开始阶段剪切应力有明显的增加,然后达到峰值并趋于稳定;随着法向应力的增加,界面的剪切应力的峰值以及对应的拉拔位移量也相应的增加。研究结果可为今后加筋土的研究及应用提供一定的参考和借鉴。     

影响格栅加筋膨胀土拉拔试验的新因素分析

不少学者开展过土中加筋拉拔试验,受测试仪器所限,大多通过改变填土含水率、厚度(上覆法向压力)、类型(粗、细粒土)及拉拔速度等因素来研究对试验结果的影响,除考虑筋材类型(土工格栅、带、网或布)外,对筋土中另一重要影响因素—筋材的初始张拉状态少有研究。本文采用长沙理工大学自行研发的大型数控拉拔试验系统,发挥其尺寸大、双向气囊加载、消除侧壁摩擦等优势,开展膨胀土中格栅加筋拉拔试验,探究筋材尺寸、初始张拉状态、温度、界面残余强度及拉拔方式等新因素对测试值的影响。结果表明:格栅尺寸有一定影响,尤其宽度影响较大;对最大拉拔力而言,格栅应力释放的影响近8.8%;拉拔方式的影响约12.1%;温度的影响为15.9%;残余强度的影响占23.6%。研究结果可供加筋膨胀土工程设计参考。     

台阶式加筋土挡墙面板水平位移与稳定性关系研究

为研究台阶式加筋土挡墙面板水平位移特征及其最大水平位移与稳定性的量化关系，采用验证的有限差分数值方法确定挡墙面板水平位移和每层筋材最大拉力，并借助强度折减方法确定相应挡墙的稳定系数，进而参数化分析填土及地基土性质、筋材性质和分级模式对面板水平位移及挡墙稳定性的影响，结果表明：(1)针对两级加筋土挡墙，保持其他参数不变：增加填土内摩擦角φ或黏聚力c，挡墙自稳能力增强，最大水平位移和实际筋材最大拉力均明显减少；增加上级或下级挡墙筋材长度，面板最大水平位移呈减少趋势，挡墙稳定系数相应增加，当上级筋材长度为0.7H(H为总墙高)和下级筋材长度为0.6H时，挡墙变形和稳定系数趋于稳定；减少筋材层间距或增加筋材刚度，挡墙最大水平位移减小，而稳定系数相应增加。(2)针对各级挡墙均分总墙高的台阶式加筋土挡墙，增加台阶宽度，面板最大水平位移先减小后渐趋稳定，对于规范推荐的填土(φ=34°)，确定相邻两级挡墙互不影响的临界台阶宽度为1.2倍分级墙高。(3)当台阶式加筋土挡墙总墙高和相对台阶宽度不变时，增加分级数导致最大水平位移和稳定系数均呈先减少后增加的趋势；两级加筋土挡墙上、下级墙高比不大于1时，墙高比...     

土工格栅拉拔特性及加筋土剪胀性试验研究

土工格栅通过筋土界面相互作用能起到很好的加筋效果,在许多工程中得到了广泛运用。拉拔试验是研究筋土界面相互作用的重要手段之一。通过室内拉拔试验,对竖向荷载、填料密实度以及试验类型对格栅拉拔力的影响规律开展研究,试验结果表明:在高密实度的填料中,随着筋-土界面位移的发展,填料的剪胀现象越明显;填料密实度小,竖向压力大时,剪胀趋势不明显;填料密实度越大,土体剪胀趋势越明显;土体的密实度将直接影响到格栅的加筋效果;对于土体的剪胀,存在一临界点,当格栅拉拔位移大于此临界点时,土体的剪胀趋势将显著发生。     

GFRP土钉拉拔特性研究

由于传统土钉材料存在易腐蚀、耐久性差等缺点,近年来以GFRP为代表的新型土钉材料得到了高度重视。针对GFRP土钉受力特性,运用双曲线模型描述其在拉拔过程中剪应力–剪应变关系,采用数值方法求解拉拔控制方程,从而确定轴力、剪应力及位移沿钉长的分布。同时,通过室内GFRP模型土钉的拉拔试验,验证了该模型预测结果的准确性。在此基础上,对土钉直径、土–钉界面抗剪强度、土–钉模量比等参数进行了参数分析,并针对GFRP土钉容许拉拔力的确定提出了按位移控制的思路。     

玻璃钢螺旋锚用于稳定膨胀土渠坡的现场拉拔试验和锚筋的破坏形式

介绍了采用玻璃钢螺旋锚锚固河南省邓州市引丹灌区北干渠膨胀土渠道水上渠坡的混凝土框架梁节点和水下渠坡的混凝土板,联合土工格栅、土工泡沫(EPS)用于修复该渠道滑坡试验段(长50 m)的锚杆现场拉拔试验。无灌浆锚杆的拉拔力在30 kN以上(平均36 kN),灌浆锚杆的拉拔力在37 kN以上(平均45 kN)。分析了锚固参数如上覆土层厚度、锚杆钻进长度以及锚固后至拉拔前的时间间隔、灌浆锚杆拉拔时锚具附近锚筋的劈裂破坏等对玻璃钢螺旋锚抗拔力和拉拔位移的影响,并分析了锚固的土类对玻璃钢螺旋锚最大拉拔力的影响。最后通过试验中的观察,总结了玻璃钢锚筋常见的破坏形式。     

垃圾填埋场土工合成材料界面摩擦特性的拉拔试验研究

土工合成材料与填料的界面特性是决定垃圾填埋场中衬垫系统与土工合成材料受力特性的重要因素。选择3种不同种类的土工合成材料,用砂土和黏土为填料,通过拉拔试验研究土工合成材料的界面特性。试验结果表明:界面的峰值剪切强度与峰值位移随着法向应力的增加而增加;土工合成材料与黏土之间的摩擦角较大;填料为砂土时,无纺布与填料间的摩擦角最大,EPDM次之,HDPE最小;当HDPE上下都铺无纺布时,界面的摩擦系数最小。     

Effect of soil-reinforcement interaction coefficient on reinforcement tension distribution of reinforced slopes

This paper examines the effect of the mobilized reinforcement tension within reinforced soil slope at a different level of soil-geosynthetic interaction. The mobilized reinforcement tension is assumed, in most design methods for the internal stability of reinforced slopes, to be equal to mobilized soil forces computed using a limit equilibrium method. However, comparison with the reinforcement tension force measured in the field has shown that this approach is conservative. This paper examines the effects of the soil-reinforcement interaction coefficient on the tensile redistribution of geosynthetics. The modified process of Bishop Method of slope stability analysis is used to locate the critical slip surface and to calculate the mobilized reinforcement tensile force. The reinforcement forces obtained from field data and on centrifuge model test results for a reinforced slope problem are used to examine the relationship between mobilized reinforcement tensile force and mobilized soil shear strength.     

预应力返包式加筋土挡墙的动力响应分析

在地震作用下,返包式加筋土挡墙作为一种柔性结构常因侧向变形较大或局部产生破坏而影响其正常使用。为解决该问题,提出了预应力返包式加筋土挡墙结构。为完善预应力返包式加筋土挡墙的设计理论,运用拟动力法和附加应力法理论,以预应力返包式加筋土挡墙作为研究对象,结合现有的加筋土挡墙侧向动土压力和侧向位移计算理论,提出了一套用于计算预应力返包式加筋土挡墙侧向动土压力和侧向位移的理论公式。结合室内振动台模型试验验证了所提理论方法的可行性和合理性。该方法计算简洁,适用性广,能够较好地计算预应力返包式加筋土挡墙的侧向动土压力和侧向位移,对完善预应力返包式加筋土挡墙的设计理论具有一定的指导和借鉴意义。     

砂土颗粒级配对筋土界面抗剪特性的影响

为了研究砂土与土工合成材料相互作用时筋土界面的抗剪强度以及剪胀特性,采用3种不同级配的砂土分别与土工格栅和土工织物进行室内大型直剪试验,研究不同颗粒级配、密实度、筋材种类以及竖向应力对界面剪切特性的影响,并对界面剪胀系数进行分析。试验结果表明：粗砂和细砂与筋材的界面剪切强度要明显大于粗细混合砂;松砂剪切过程中只有剪缩效应的存在,但密实砂土呈现出明显的剪胀过程;当竖向应力较大时,筋土界面达到峰值剪切强度所需的剪切位移比低应力时大;粗砂与土工格栅作用时达到峰值剪切强度所需的剪切位移比与土工织物作用时大,而细砂则相反。     

筋土界面变形破坏模式细观试验研究

利用自制的模型试验设备,在平潭标准砂中对玻纤网布和土工格栅进行了一系列拉拔试验,应用数字照相变形量测技术,从细观角度研究土工合成材料(片状的和格栅状的)接触界面的变形模式,得出接触面的形式和厚度,还研究了土工格栅横肋作用下土体的破坏模式。接触界面区域在传统意义上并不被认为是剪切带,本文模型试验的结果表明二者在本质上是一致的。在土工格栅拉拔试验中,土工格栅的位移逐步从前部向后部发挥,出现上下两条接触面区域,其厚度在密砂和松砂拉拔试验中相当于5倍和7.5倍平均颗粒直径;在玻纤网布拉拔试验中,只出现一条接触面,其厚度为7.5倍平均颗粒直径;随着位移的增加,格栅横肋在土中的最大剪应变集中区域呈“x”形,但并不对称。本文揭示了加筋土的宏细观力学机理,研究内容、方法和主要结论可为类似的研究提供参考,并从细观机理上为接触界面的研究提供新的认识和理解。     

加筋风砂土抗拔试验研究（Ⅰ）——基本性质和扩展基础抗拔模型试验

在典型沙漠地区进行了调研和现场采取土样，对风砂土样的基本性质进行了试验研究，研究了土工格栅与风砂土的摩擦特性，提出了土工格栅改良加固沙漠地区风砂土力学性能的方法。通过室内模型试验，研究了在上拔荷载作用下加筋风砂土地基扩展基础的力学性能，包括应力、位移、变形、破坏机理和承载能力的研究。     

土工合成材料双向拉伸多功能试验机的研制及初步应用

为揭示土工合成材料双向拉伸状态下的力学特性,自主研制了一台双向拉伸多功能试验机,能够进行瞬时和长期蠕变双向拉伸试验。瞬时拉伸采用电机控制,可以实现两个方向任意比例下应力和应变加载;蠕变拉伸采用法码加载,可同时进行3组大变形蠕变拉伸试验。经初步应用表明,该试验机能够进行复杂应力、应变路径下土工合成材料双向拉伸试验,为土工合成材料双向拉伸力学特性的研究提供了一种科学有效手段。     

低超载下条带式带齿加筋界面特性

在提出立体加筋的基础上,对条带式带齿加筋砂土进行了低超载下大量的拉拔试验来研究筋土的界面特性,分析了带齿筋的条带式加筋对拉拔性能的影响,探讨了不同上层覆压下筋条的拉拔力与水平位移的关系以及似摩擦系数f*的变化规律。在试验成果分析的基础上,分析了条带式带齿加筋与砂土的相互作用机理,建立了条带式带齿加筋砂土的拉拔力模型。并将试验结果与理论值比较,二者基本吻合。     

桩承式加筋路堤关键部位分析

建立了桩承式加筋路堤模型,对关键部位进行了分析。结果表明:设置加筋垫层对桩顶平面产生良好的保护作用,边桩弯矩和剪力较大,中桩桩侧摩阻力充分发挥有效减小了桩端土附加应力。     

土工合成材料加筋砂垫层减小软土地基沉降试验研究

结合我国第一条客运快速铁路的建设(Vmax≥200km h),在一个长约324m的试验段内,设计了4种不同形式的土工合成材料加筋砂垫层用于软土地基的浅层加固处理,分别测试了经不同土工合成材料加筋砂垫层处理后的软土地基在上部路堤荷载作用下的沉降变形,格栅拉力和路堤基底压力等数据。