土工格室加筋砂土地基沉降试验研究

土工合成材料可以有效提高地基的承载力与减小地基的表面沉降差异。在静荷载作用下,采用室内模型试验方法对纯砂地基和土工格室加筋地基的地基承载力和沉降情况进行了对比分析,研究了格室埋深、格室高度及筋材层数对距离基础不同远近处地基沉降的影响。研究结果表明,在荷载较小时,土工格室加筋地基作用效果相近;在荷载较大时,土工格室加筋效果提高显著;土工格室加筋地基不仅有效控制了基础沉降,而且减小了基础附近地基的沉降差异;筋材调节地基不均匀沉降的加筋效果随筋材埋深减小、筋材层数增加、格室高度增加而有不同程度的提高。     

土工格室处理软弱路基的沉降机理与应用分析

为了研究不同因素对土工格室加固层路基沉降的影响,主要从不同压实度、格室高度和焊距处理后的路基进行室内模型试验,结果表明:压实度越大,路基承载力越大;路基承载力随土工格室高度的增加而呈非线性增大,随格室焊距的增大而呈非线性减小。当格室高度为150 m,焊距为500 mm时,其处理软弱路基的"性价比"最高,达到了经济节约的效果。     

轮胎与格室加筋路堤性能及承载力研究

为研究废旧轮胎与土工格室加筋路堤边坡的性能,分别对废旧轮胎、土工格室加筋路堤边坡开展了室内模型试验,并考虑了填料两种不同相对密度的影响。试验结果表明:相对素土路堤而言,废旧轮胎和土工格室加筋路堤均能有效地提高承载力,增强其稳定性,减小不均匀沉降。加筋后均有效地增大了附加应力的扩散角,使得附加应力分布更为均匀,并且素土路堤与加筋路堤中轴线上附加应力差值随路堤深度增大而减小。中轴线以外的质点侧向位移随路堤深度的增加,呈现出先增大后减小的趋势,几种路堤中,废旧轮胎加筋路堤侧向位移最小。加筋效果随相对密度增大而减小,在低相对密度条件下,加筋后承载力能达到素土路堤2倍以上,而在高相对密度下却不足2倍。最后根据土工格室加筋地基承载力计算方法及对废旧轮胎加筋机理分析,提出了关于废旧轮胎加筋地基承载力计算方法。     

土工格室对路堤沉降影响的有限元分析

通过研究土工格室如何对软土路堤进行加筋,并且应用ANSYS有限元软件来数值模拟土工格室增强土体的强度。通过添加土工格室前后情况对比,改变土工格室的添加层数进行分析,研究了铺设土工格室对软土路堤的沉降影响以及最优的铺设层数。结果表明,添加土工格室能限制路堤的沉降,使土体稳定性整体提高。     

高填方加筋新旧路堤现场试验与数值模拟分析

 结合山区高速公路拓宽工程,对土工格室处治高填方新旧路堤进行现场试验,分析加宽高填方路堤侧向位移、沉降及土压力变化规律,研究格室处治效果。在现场试验的基础上,采用三维薄膜单元模拟土工格室的立体加筋性能,建立三维弹塑性模型,分析土工格室受力特点,通过对相关参数的敏感性分析,揭示高填方加宽路堤的变形规律。结果表明,采用三维薄膜单元,能较好地反映土工格室处治现场高填方新旧路堤的规律。与现场试验相比,利用数值试验不仅能得到现场的加筋效果,而且还能通过分析筋材与填料参数的变化和筋材铺设间距来研究格室处治高填方路堤的规律,从而可进一步探讨格室加筋的机制。高填方路堤在加宽路基自重荷载作用下沉降主要集中在加宽路堤的中上部,侧向位移从路基顶面到底部依次逐渐减少。土工格室所在层位起到扩散荷载、减少侧向变形和不均匀沉降的作用。填料与筋材模量愈高,加筋间距愈小,加筋效果愈好,较为合理的铺设间距为2～3 m。该研究成果对高填方路堤加筋处理和新旧路基结合部处理均有借鉴意义。     

土工格室于砂土之承载能力及动态特性试验研究

在沙漠地带中,在路基材料缺乏的状况下,利用土工格室与现场砂土可有效提高沙漠道路的承载力,并能达到经济效益与路基的设计要求。为了解土工格室于砂土路基的加筋行为,分别进行了静态承载板载重试验与动态载重试验,探讨土工格室加筋后的承载能力与动态特性。与未加筋砂土比较,土工格室发挥良好之加筋效果,其能提高砂土的承载能力;于静态承载试验中,承载能力随着土工格室高度增加而提升,并有效减少沉降量之产生。在动态试验指出,土工格室加筋于砂土受动态反复作用下,增加土工格室高度,并不相对能提升加筋的承载成效。以动态载重试验反应公路的反复载重条件,对于沙漠公路设计使用土工格室加固路基时,得以选择具有经济效益的优化方案。     

土工格栅加固斜坡路堤的数值模拟

土工格栅具有强度高、延伸率低等特点,在路基适当位置铺设土工格栅可有效改善路堤应力环境,减小沉降和侧向变形。通过数值模拟方法研究了铺设土工格栅前后路堤水平位移、垂直位移的变化。计算结果表明,土工格栅对路堤的水平位移和垂直位移起到了较好的抑制作用,对水平位移的抑制作用更为明显;加筋层数对路堤变形的影响较小,多层加筋的效果和一层加筋相比并不明显。研究成果对路基工程设计具有一定的参考价值。     

基于响应面法的聚丙烯高强土工格室拉伸性能

为研究土工格室整体抗拉承载力与条带抗拉承载力、节点抗拉承载力之间的力学响应关系,采用双轴拉伸试验测定了不同高度、焊距的高强土工格室在不同加载速度下的破坏承载力;利用节点抗拉承载力与条带抗拉承载力之间的匹配关系,给出了土工格室抗拉承载力的设计参考值;采用响应面多因素试验分析法,研究了土工格室双轴拉伸承载力和变形对各影响因素的响应规律.结果表明:双轴拉伸试验中高强土工格室的破坏均发生在节点处,工程设计时应重点关注;对土工格室整体抗拉承载力的影响程度由大到小为土工格室高度>土工格室焊距>加载速度,研究结果可以为工程设计中土工格室的技术指标选择提供理论依据.     

土工格室加筋橡胶砂垫层隔震效果数值分析

隔震是降低结构地震灾害的重要方法,但现有的建筑结构隔震方法或者造价较高、或者构造复杂,不适用于发展中国农村地区的低层房屋。本文提出一种可用于低层房屋隔震的土工格室加筋橡胶砂垫层。根据试验得到的土工格室加筋及非加筋橡胶砂动力特性,应用有限元模拟分析了此种垫层对上部结构的隔震效应及影响因素。结果表明:随着橡胶颗粒含量增加,上部结构加速度逐渐减小,橡胶砂垫层隔震效应增大;增加橡胶砂垫层厚度能够使得上部结构加速度反应减小,但垫层稳定性降低,结构摇摆运动分量增大;土工格室加筋橡胶砂垫层相比于非加筋橡胶砂垫层隔震效应增大,且由于竖向模量和强度增大,垫层稳定性提高。同时应用土工格室和橡胶砂进行基础隔震有益于隔震效应的提高。     

格宾网加筋红砂岩粗粒土的强度和变形特性

开展了不同加筋层数、不同压实度、不同含水率的格宾网加筋红砂岩粗粒土大三轴试验,分析格宾网层数、试样含水率和压实度对红砂岩粗粒土应力应变关系、强度和变形特性的影响,引入强度比参数评价加筋效果,并与土工格栅加筋方案进行对比。试验结果表明:格宾网加筋能明显提高红砂岩粗粒土的峰值强度和土体延性;格宾网加筋使红砂岩粗粒土的黏聚力大幅提升,但其内摩擦角提高幅度不大;在同一压实度下,加筋和未加筋土体的黏聚力随含水率变化呈现非线性变化关系,且在最佳含水率附近达到峰值;在同一含水率下,黏聚力和内摩擦角随试样压实度的增加而增大;加筋效果与加筋层数、土体含水率和压实度有关,格宾网加筋的作用发挥随围压增大而减小。     

土工格室加筋对橡胶砂动力特性影响的试验研究

橡胶砂作为轻质耗能填料在土木工程中应用越来越广泛,土工格室加筋可提高橡胶砂的抗剪强度和整体稳定性。针对关于橡胶砂或加筋橡胶砂动力特性的认知缺乏的现状,通过大尺寸循环单剪试验研究了橡胶砂分别在有无土工格室加筋情况下在水平循环荷载作用下的滞回特性。获得了加筋和非加筋橡胶砂的滞回曲线、动剪模量曲线和阻尼比曲线,并应用Stokeo–Darendeli模型对橡胶砂动力特性进行拟合,得到了加筋和非加筋橡胶砂的动力特性参数。基于对比分析,揭示了土工格室对橡胶砂动力特性影响的规律与机理。试验结果表明:(1)土工格室加筋能限制橡胶砂中剪切带的发展,使得橡胶砂在大应变下的滞回曲线反S形特征减弱、阻尼比增大;(2)由于网兜效应引起颗粒接触法向应力增大,土工格室加筋使橡胶砂动剪模量增大,且随着橡胶含量的增高而增大愈明显;(3)土工格室的加入降低了循环加载次数对橡胶砂动力特性的影响,并使得橡胶砂最大动剪模量随橡胶含量和竖向压力变化的速率减小。给出的土工格室加筋对橡胶砂动力特性影响的定量分析结果,可为后续研究和工程应用提供参考。     

土工格栅加筋拓宽路堤有限元分析

采用二维非线性有限元法对软土地基上的拓宽路堤土工格栅加筋作用和效果进行模拟分析。计算中采用一维抗拉单元来模拟土工格栅,采用接触面单元考虑筋土界面的状态非线性。研究土工格栅嵌入老路基长度、格栅设置层数对格栅拉力、拓宽路堤不均匀沉降和水平位移的影响。计算结果表明,格栅嵌入老路基长度越长,拓宽路堤侧向位移和新老路基差异沉降越小,增加格栅层数并不会显著减小拓宽路堤的差异沉降。     

加筋路堤三维流固耦合分析

应用FLAC 3D软件建立了三维流固耦合模型,研究了加筋路堤在静力作用下的加筋特性。通过数值分析比较得出:加筋路堤有效地减小了路面及软土地基顶面的总沉降值和不均匀沉降,能限制整个路堤的横向变形,提高了路堤的整体稳定性;加筋路堤增强了路堤的整体强度,提高了路堤层扩散荷载的能力,大大减小了传至地基中的上部荷载值;另外,随着距路堤中心距离的不断增加,加筋路堤中格栅拉力逐渐减小,逐渐形成"中间大,两头小"的分布形态。     

土工隔栅与土界面作用特性的试验研究

通过室内模型试验和现场测试的方法对路基工程中土工格栅与填土界面之间的相互作用特性进行了研究,分析了上覆荷载、层间厚度、压实度、埋设层数、埋设位置等因素对于格栅与土界面作用特性的影响规律.试验结果表明,随着上覆荷载的增大,界面拉应力基本呈线性增长,量值大约为竖向荷载的1/1000;在路堤中心线处的拉应力最大,往两侧逐渐减小;随层厚及压实度的增加,界面摩阻力逐渐增大,格栅界面作用逐渐增强.为保证土工格栅抗变形能力的充分发挥,实际工程中格栅的埋设应遵循"上疏下密"的原则.现场试验也表明,土工格栅有调整荷载分布的作用,对于减小路堤的不均匀沉降有明显的效果,从而对提高路基的稳定性能有较大作用.     

土工格室处理高填方新旧路堤施工技术

结合山区公路改扩建工程,指出山区高填方新旧路堤容易出现不均匀沉降等问题,根据数值分析结果和现场实际情况,提出采取土工格室处理方案,重点分析了现场施工控制方法与检测标准,并进行了现场新旧路堤搭接段深层侧向位移和沉降观测数据分析.结果表明,严格控制现场施工质量,可保证土工格室所在结构层发挥立体加筋效果,有助于提高新旧路堤的搭接稳定性,降低新旧路堤的不均匀沉降.     

应用土工格室处治路基不均匀沉降

在分析路基不均匀沉降成因的基础上,通过对现有路基不均匀沉降处治措施的分析与评价,提出了土工格室处治路基不均匀沉降的方法,研究表明,土工格室复合体限制了周围土体的侧向变形,减小了路堤本身的压缩变形,是处治路基不均匀沉降的一种有效方法.     

土工格室条带拉伸力学特性试验研究

土工格室作为一种新型三维立体加筋加固岩土材料,通过约束土体侧向变形继而提升结构承载力,减小变形。目前国内外对土工格室的研究主要集中在工程应用和加筋机理上,对土工格室材料特别是条带本身的拉伸力学特性研究相对较少。通过对高密度聚乙烯HDPE,聚丙烯PP和聚酯PET 3种原料制成的土工格室条带进行单轴拉伸试验,研究了试样形状(Ⅰ型-哑铃形、Ⅱ型-矩形)及试样尺寸(Ⅱ型-矩形、Ⅲ型-矩形)对土工格室条带强度和变形特性的影响,并对土工格室条带的断裂处进行了微观分析。结果表明,HDPE、PP、PET 3种土工格室条带的伸长率均对试样形状敏感,Ⅰ型-哑铃形试样伸长率小于Ⅱ型-矩形试样。HDPE土工格室条带的抗拉强度受试样形状、尺寸影响均较小。PP、PET土工格室条带的抗拉强度受试样形状影响较大,Ⅰ型-哑铃形抗拉强度小于Ⅱ型-矩形试样。HDPE土工格室条带断裂面较粗糙,有明显的塑性屈服变形。PP土工格室条带断裂面微纤束排列整齐,小微纤杂乱分布。PET土工格室条带断裂面较平滑。试验结果可为土工格室加筋加固机理研究提供参考。     

土工格室加筋地基承载力研究

土工格室被应用于道路、地基、边坡与渠道的保护以及重力式支挡结构,其中,加筋地基可以通过格室侧壁的限制和摩擦力改善砂、石等填料的工程性质,将土工格室层视为基础的旁侧荷载可提高地基承载力。根据土工格室加筋土体的力学机理,采用极限平衡分析法,利用三角形条块法求作用在三角形刚性楔形体两滑动剪切面上的被动土压力,并考虑了土体与土工格室侧壁相互作用对地基承载力的贡献,提出土工格室加筋软基承载力公式,并采用已有模型试验结果,验证了公式的合理性和正确性。     

土工格栅加筋路堤边坡变形试验研究

通过具体的模型试验对土工格栅加筋路堤边坡的变形进行了研究。研究结果表明：在边坡坡角、竖向压力相同时,土工格栅加筋边坡的沉降及侧向位移值比不加筋边坡要小得多;而且加筋层数越多或格栅的抗拉强度越高,边坡的沉降与侧移也越小,边坡破坏时的竖向压力峰值Pm ax也越大;在相同的加筋条件下,边坡的坡角越大,沉降也越大;加筋能提高土体整体性,使应力应变在边坡土体内分布更均匀。     

拓宽路堤不均匀沉降敏感性因素仿真分析

采用FLAC3D三维有限差分分析软件,结合武汉市三环线武黄高速公路共线段拓宽工程,对拓宽路堤变形进行仿真分析。通过土工格栅加筋层数对不均匀沉降的敏感性分析,证明加筋层数对不均匀沉降有显著影响。对新路堤土体相关参数进行敏感性分析,得出土体剪切模量最为敏感的结论。