土工格栅与砂垫层界面力学特性试验研究

筋土间相互作用是加筋土强度提高的根本原因,是土工合成材料加筋加固应用中的核心问题。通过室内拉拔试验,分析了法向应力、砂垫层厚度、土工格栅横肋间距3个因素对加筋体极限拉拔力的影响,从宏观角度揭示了筋土界面间的力学特性。结果表明:增设5 cm厚的砂垫层后,格栅的极限拉拔力得到显著提高;高法向应力下,砂垫层厚度对拉拔试验结果影响更显著;在土工格栅加筋软土体中,增大横肋间距会减小筋土界面摩擦角,但是对黏聚力影响不大;格栅网格形态是筋土界面特性的重要影响因素。     

土工格栅层间距对地基承载力影响细观研究

土工格栅加固地基已经成为一种常见的地基加固方式,其中土工格栅层间距的合理布置直接影响了土工格栅地基的承载力和建造价格。通过在已有加筋土地基模型试验采用PFC2D软件建立土工袋格栅加筋土地基颗粒流计算模型,研究土工格栅加固地基作用机理以及土工格栅层间距布置对地基承载力的影响。结果表明:土工格栅加筋土地基颗粒流模型计算结果与已有模型试验结果基本一致,验证了计算模型的合理性;土工格栅利用自身抗拉能力,能够显著提高地基承载力;随着土工格栅布置层数增多和层间距减少,地基承载力不断增大,增大幅度逐渐减小。研究结果可以为土工格栅加固地基设计及验算提供参考。     

基于横观各向同性的土工格栅增强地基力学特性研究

【目的】土工格栅加筋地基在水利、建筑、交通等工程应用广泛，其竖直方向和水平方向的力学特性是值得关注的焦点。为研究不同加筋间距、层数对土工格栅加筋地基竖向和水平向承载特性的影响，【方法】通过物理模拟浅层平板载荷试验，将土工格栅加筋地基视为横观各向同性介质，结合复合材料力学理论推导出了弹性参数的求解方法，同时考虑地基横观各向同性特征计算了竖向附加应力及沉降量。【结果】结果显示：400 kPa可作为地基极限荷载值，加筋5层、7层、16层在相同沉降位置的地基承载力分别提高了26%、39.2%、63.5%;在相同挡墙高度107 cm处，加筋5层、7层、16层工况相比无加筋工况水平位移减少了59%、66%、85%。【结论】结果表明：土工格栅加固地基后对土体的变形模量、剪切模量增强作用显著，而竖向泊松比变化较不明显；加筋地基的水平、竖向变形模量分别与加筋率之间存在较好的线性关系，采用横观各向同性模型推导计算的附加应力值接近试验值，计算的沉降量与试验值误差较小。研究成果可为类似实际工程设计提供一定的理论依据。     

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。     

CFG桩复合地基加筋褥垫层作用机理数值分析

针对福建平潭万北路市政道路工程土工格栅加筋褥垫层是否能够改善CFG桩复合地基在路堤荷载作用下的沉降及桩土应力分配的问题 ,提出了基于有限差分软件FLAC3D的CFG桩复合地基的数值模拟.应用FLAC3D软件进行CFG桩单桩竖向抗压静载试验模拟 ,并将数值模拟所得的 Q- s曲线与现场试验所得进行了对比 ,对路堤荷载下有无土工格栅对褥垫层加筋处理两种工况下的复合地基进行了桩身应力及沉降的分析.结果表明 ,数值模拟与现场试验所得的单桩竖向抗压静载试验 Q- s曲线吻合较好 ,证明了该模型具有一定的合理性 ;土工格栅加筋褥垫层通过增大桩身受力来改善地基沉降 ,但改善效果不明显 ,主要起提高安全储备的作用.     

格栅套筒加筋碎石桩复合地基沉降计算方法

为研究格栅套筒加筋碎石桩复合地基的变形特性及沉降计算方法,开展加筋碎石桩复合地基承载变形机理分析。将复合地基划分为加筋段、非加筋段和下卧层三部分:基于空间问题的胡克定律和分层总和法思路,考虑加筋段桩土存在相对滑移但不出现塑性区,采用桩体单元并利用分层迭代法予以计算;由于非加筋段桩土竖向和径向变形协调,引入桩土单元体模型予以分析;下卧层沉降量则通过分层总和法计算,从而推导出格栅套筒加筋碎石桩复合地基沉降计算公式。工程实例分析结果表明,上述沉降计算方法所得结果与实测值较接近,且克服了现有分析方法所得结果偏于危险的缺陷,具有较好的合理性与可行性。     

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。     

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。     

土工膜防渗层稳定性的离心模型试验研究和极限分的

本文用土工离心模型试验方法对均质坝上游土工膜防渗层稳定性状作了较为系统的研究，探讨了土工膜类型，上游坡比和压实粘土层的厚度三种因素对这类土工膜防渗体稳定性的影响规律，在此基础上用极限平衡法推导了土工膜防渗安全系数计算公式，用它求得的安全系数真实反映了土工膜防渗层模型的安全性，离心膜试验结果和建立的稳定分析公式为用压实土层代替碎石垫层铺设土工膜防渗层提供了先例和设计计算方法，可大大节省了工程费用。     

土工合成材料加筋沥青混凝土路面耐久性分析

通过室内试验系统研究了玻纤格栅和聚酯玻纤布提高沥青路面低温抗裂性、高温稳定性和抗疲劳性能,采用无加筋层、中间加铺玻纤土工格栅或聚酯玻纤布进行了对比试验。试验结果表明,聚酯玻纤布加筋结构具有较好的低温抗裂性能,而玻纤格栅加筋结构的高温稳定性较好。     

环向加筋灰土墩极限承载力计算方法

本文结合理论分析和数值模拟,分析了大直径环向加筋灰土墩加固机理和承载特性,通过因素分析研究了影响其极限承载力的因素及规律;结合数值计算结果对规范规定的承载力计算方法中的端阻力发挥系数进行修正。研究表明:通过设置环向加筋材料能够大幅度提高灰土墩极限承载力,且环向加筋灰土墩承载力随着环向加筋材料抗拉强度的增大而增大;承载力随加筋材料强度的提高而提高,引入能够考虑加筋作用和土的强度的端阻力发挥系数,并给出了其确定方法,对规范计算极限承载力的方法进行了修正,修正后的计算方法能够较好反映环向加筋灰土墩承载特性。     

饱水格栅加筋土挡墙结构特性数值分析*

格栅加筋土挡墙由面板、格栅和土体组成。本文根据加筋土挡墙筋土相互作用的特点，将格栅与其上下表面一定厚度的土层视为具有应变相容条件的筋土复合材料。引入饱和多孔介质模型来模拟土体和筋土复合材料，由此建立了饱水格栅加筋土挡墙结构特性数值分析的数学模型。采用Galerkin加权残值法推导出有限元平衡方程，求解该方程，得到饱水格栅加筋土挡墙的动力响应。算例分析表明，格栅加筋土挡墙在饱水状态下的变形和塑性区分布有明显增大，且呈现外倾变形特征，挡墙的承载力也有较大幅度的降低。     

第八届中国土工合成材料会议论文：土工格栅加筋高土石坝的动力弹塑性分析

本文在高土石坝动力反应特性的基础上,建立了土工格栅加筋高土石坝的弹塑性分析模型,并利用该模型对土工格栅加筋高土石坝的受力情况、变形和破坏机理进行研究,分析了土工格栅的连接方式、长度、刚度以及铺设间距等参数对高土石坝变形的影响。计算结果表明,选择模量高,延伸率适宜的土工格栅对减少坝顶的位移和提高坝体的稳定性具有明显效果;土工格栅所受内力从下往上逐渐减小,最大内力出现在底层;格栅长度超过潜在滑裂面一定长度后,再增加格栅长度对永久位移的影响已不是很明显。     

浸水条件下膨胀性红层砂岩地基扩底桩抗拔承载特性

红层砂岩在我国中西部地区分布广泛,浸水条件下其力学特性变化大,因而合理确定红层砂岩地基中抗拔桩承载力是工程设计关注的问题。通过引入温度场比拟湿度场的三维弹塑性有限元数值分析方法,开展了浸水条件下扩底抗拔桩基础承载特性模拟,研究了不同桩长扩底桩浸水前后承载力变化以及塑性区分布特征。模拟结果表明: 浸水将导致红层砂岩扩底桩的抗拔极限承载力降低,浸水前后桩基抗拔极限承载力均随桩长增加而增加,但浸水后承载力随桩长的增加值有一定减小。抗拔极限状态下,桩周土体塑性区分布在空间上呈楔形体加四棱柱体的组合形式,浸水将导致塑性区缩小,但随着桩长增加,塑性区面积有一定扩大。     

砂土中支盘桩抗压性能试验研究

支盘桩轴向受压过程是桩与周围土体相互作用的过程,研究支盘桩桩周土体的变形破坏机理对支盘桩竖向承载力的预测具有重要的意义。通过利用粒子图像测速技术进行了一系列的室内双支盘桩模型试验,对轴向荷载作用下支盘桩桩周土体变形特性进行非介入式测量。试验结果表明,不同相对密度下的荷载－位移曲线存在明显差异,相对密度增大可以大幅度提高双支盘桩竖向承载力并有效减小桩基沉降,密砂中双支盘桩的极限承载力是松砂的两倍以上。试验中发现支盘间距对支盘桩的竖向承载力有显著影响,随着盘间距的增加,支盘桩承载力增大但承载力增长率呈现出逐渐减小的趋势。针对地基土为密实砂土时,双支盘桩的支盘间距宜取盘径的３倍。     

土中中风化嵌岩抗拔桩承载机理研究

根据某工程中风化嵌岩抗拔桩自平衡静载原位试验,对试验数据进行简要分析,结合该工程地质条件,选择合理的岩土力学参数和试验数据,建立了合理嵌岩抗拔桩FLAC^3D数值分析模型。运用所建立的数值模型对3根抗拔桩进行自平衡试验直至破坏,确定了各桩的极限承载力,并且研究了同一条件下不同嵌岩深度对抗拔桩的极限承载力的影响及抗拔桩桩侧阻力、桩身轴力随外荷载的变化情况。研究结果表明:①风化岩石地区建立模型时,岩石剪切模量及体积模量需要按试验换算值折减到1/10左右,才可建立合理的数值模型;②嵌岩抗拔桩的极限承载力主要受嵌岩深度的影响,同一条件下,嵌岩抗拔桩极限承载能力随嵌岩深度、桩长增加而增大,且桩设计时其嵌岩深度不宜太小;③随着埋置深度的增加,桩侧阻力先增大后减小,桩中间侧阻力对极限抗拔承载力贡献最大;④抗拔桩的桩径对极限承载力具有尺寸效应。     

考虑热交换作用的桩基承载力特性研究

针对现行热交换桩承载力设计和计算中无法考虑温度的影响,通过开展不同温度下土的三轴剪切试验,获得其c,φ值,再建立热交换桩-土有限元模型,并利用静载试验结果验证模型的正确性,进而讨论了桩的运行温度及土的c,φ值对单桩极限承载力的影响,从而对热交换桩加热运行后的承载力特性进行研究。结果表明:随温度的升高,黏性土的c,φ值均有所降低,土的强度下降;桩体在加热运行过程中,其极限承载力有较大幅度的提高,且温度越高,单桩极限承载力也越大;温升引起的地基土强度降低对单桩极限承载力影响较小。可为热交换桩承载力设计和计算提供理论依据。     

咸阳机场高速公路桥梁桩端后压浆承载特性研究

针对西安咸阳国际机场专用高速公路段的K3+966.50渭河特大桥,采用钻孔灌注桩桩端后压浆技术和常规灌注桩两种不同方法对其桩基进行了现场静载试验,并根据实测数据分析探讨了各桩在不同等级荷载作用下的桩-土相互作用、桩端后压浆技术的增强机理,以及桩端压力注浆和常规钻孔灌注桩两种不同的桩基承载特性,结果发现,与未压桩的桩基相比,桩端后压浆桩基的竖向极限承载力至少提高了40%,沉降量减少25mm,说明桩端后压浆技术能够显著提高桩基的承载能力和稳定性。最后,根据现场实测数据和端后压浆的注浆机理,提出了后压浆单桩极限承载力的计算公式,为类似地区的桩基设计提供借鉴     

基于FLAC^3D 的海上风电大直径钢管桩基础竖向承载力数值模拟研究

为研究不同深度地层的大直径钢管桩基础承载性能,采用FLAC^3D建立大直径钢管桩数值模型,开展数值模拟研究。结果表明:数值模拟所得桩极限承载力为10450 kN,与现场静载试桩试验结果相近,数值模型可靠;桩身轴力随着土层深度的增加而减小,桩的轴向承载力主要由桩侧摩阻力提供,桩底轴力趋近于0;当桩入土深度大于30 m时,桩极限承载力提升较快,说明土层⑥-1可作为良好的持力层。研究成果可为岸外辐射沙洲海域海上风电施工建设提供参考依据。