膨胀土渠坡处理有限元分析

针对南阳引丹灌区膨胀土渠道边坡的滑坡现象,采用掺入生石灰回填夯实原土,并安装玻璃钢锚杆加固和土工格栅加筋的方法处理该段滑坡,通过Mohr-Coulomb破坏准则,并运用强度折减法进行了加固后的分析,结果表明,采用土工格栅和锚杆可以提高边坡的安全系数,使边坡保持稳定。     

吸湿条件下土工格栅加筋膨胀土边坡稳定分析

正在设计中的中国南水北调中线工程有约340km的渠段通过膨胀土(岩)地区,拟采用土工格栅加筋膨胀土开挖料处理膨胀土(岩)渠坡.为研究吸湿条件下土工格栅加筋的效果,基于土工格栅与压实膨胀土间相互作用的试验结果.以及提出的膨胀土吸湿变形的模拟方法,对土工格栅加筋膨胀土边坡的应力与变形进行了数值分析.采用Mohr-Coulomb模型模拟膨胀土,线弹性模型模拟土工格栅;并采用理想弹塑性模型模拟土工格栅与压实膨胀土间的界面.研究了土工格栅与膨胀土的界面和压实膨胀土的强度参数,以及土工格栅的弹性模量等因素对加筋效果的影响.研究结果表明:土工格栅与压实膨胀土间界面的强度参数对加筋效果的影响较大;而采用相同的加筋参数,填土的强度参数对坡体的水平变形影响不大;土工格栅的弹性模量越大,对边坡变形的约束作用越明显.     

加筋膨胀土边坡土工格栅的导水作用研究

通过4组湖北力特生产的BOP系列小尺寸单向格栅不同加筋方式的膨胀土三轴固结排水试验,研究了土工格栅的导水作用,并在现场试验中得到验证。研究结果表明:低围压下土工格栅的导水作用显著,且随着围压的增大,导水作用减小;加筋膨胀土中土工格栅不仅提高了土体强度,还增添了导水通道。因此,在加筋土坡设计中,要充分考虑格栅加筋后加筋土层渗流状态的变化,合理地发挥加筋土层的优势。     

南水北调中线工程膨胀土边坡处理效果及评价

为研究膨胀土边坡在膨胀作用下的破坏形式及边坡处理方案,针对不同工况进行了现场模拟试验与监测。系统总结了膨胀土边坡处理的施工技术;从边坡变形、含水率变化2个方面,全面分析了水泥土改性、土工格栅加筋、土工膜封闭、土工袋填筑4个工况的边坡处理效果。结果表明:水泥改性土(换填非膨胀黏性土)处理效果最好;土工格栅加筋主要存在施工工艺较为复杂的问题;土工袋填筑存在压实度难以控制的问题;土工膜封闭主要由于没有压重处理,效果最差。最后总结并提出了膨胀土边坡处理原则。     

膨胀土碾压试验技术方案研究

针对南水北调中线一期工程总干渠的膨胀土问题,专门对膨胀土试验段工程进行了试验研究.工程填筑料种类较多,包括非膨胀土、土工格栅填土、水泥改性土、土工袋填土等.介绍了碾压试验的场地布置.分别对上述4种填土的碾压试验进行了说明.根据试验情况,通过技术、经济比较分析,对技术方案进行调整,以期得到经济、合理的技术参数.     

土工格栅膨胀土换填施工技术

南水北调工程南阳试验段针对膨胀土地区引水渠道边坡稳定,采用弱膨胀土加土工格栅和中膨胀土加土工格栅进行处理,分别采用每50cm压实厚反包一次的小反包技术,单面边坡全部分层填筑完成格栅土再反包的大反包技术,通过实际应用,分析总结了各种施工方法的优缺点,并通过试验区的模拟运行,分析每种施工技术的效果。     

膨胀土渠坡处理效果的离心模型试验研究

 南水北调中线工程是解决华北水资源危机的一项重大基础设施,全长 1 400 余 km ,穿越膨胀土 ( 岩 ) 渠段长约 340 km 。为研究南水北调中线工程膨胀土渠坡处理方案的处理效果,在总结已有研究成果的基础上,采用离心模型试验方法,开展了衬砌、换填黏性土＋衬砌、土工格栅回填弱膨胀岩＋衬砌 3 种处理方案的离心模型试验,并比较了换填黏性土方案中不同厚度的影响。试验研究中,模拟了衬砌失效的漏水工况、渠道长年输水工况及快速疏干的检修工况。观测了垂向变形、孔隙水压力和土压力变化,并采用图像处理技术,分析了试验过程中渠坡的变形,比较了各处理方案的处理效果。     

土工袋修复膨胀土边坡抗滑稳定分析与摩擦特性试验

通过引入单一安全系数,基于极限平衡法,推导土工袋修复体两种滑动模式的抗滑稳定性计算公式。通过土工袋摩擦试验,研究不同袋内材料、土工袋排列方式、竖向压重以及运行环境（水上或水下）等条件下的土工袋袋体层间和袋土之间的摩擦特性,试验结果表明：袋装膨胀土土工袋堆叠为交错排列的过程中形成的咬合作用和嵌固作用将土工袋袋体无缝排列的层间摩擦因数0.714提升至0.920;土工袋浸泡于水下进行摩擦试验,水的润滑作用会导致土工袋袋体层间以及土工袋袋土之间的摩擦因数从0.920降低至0.901。采用土工袋抗滑稳定公式与摩擦试验得出的摩擦因数,对南水北调中线工程中土工袋修复膨胀土边坡案例的两种滑动形式进行抗滑稳定性分析,得出土工袋修复体最小安全系数为1.25,论证了土工袋修复膨胀土边坡的效果。     

土工合成材料在南水北调膨胀岩渠坡加固中的应用

重点介绍了土工格栅、土工袋 2 种土工合成材料在南水北调中线工程膨胀岩渠段渠坡处理工程中的应用情况、施工工艺等,结合现场原位试验对 2 种工程处理措施的效果进行了初步的探讨。研究结果认为, 2 种处理措施均对膨胀岩渠坡有一定的保护作用,土工格栅加筋处理措施的防渗性能和抑制膨胀变形的效果更好。     

土工合成材料与砂土界面摩擦特性分析

三向土工格栅作为一种新型土工材料已广泛应用于工程实践中,但其理论研究相对落后于实践。通过大型直剪仪,研究了不同强度的单向土工格栅、双向土工格栅、三向土工格栅、玻纤土工格栅和土工布与砂土界面在直接剪切时的相互作用特性,对比分析了上述5种土工合成材料在不同法向应力及剪切速率下的摩擦性能。结果表明,三向土工格栅与砂土界面的剪应力随着剪切速率的增加而减小,在同一法向应力下,三向土工格栅的剪切应力值明显大于单向和双向土工格栅。     

EPS用于膨胀土渠坡稳定的压缩与蠕变特性试验研究

聚苯乙烯塑料泡沫(EPS)用于膨胀土渠道水下坡面的混凝土衬砌板下,发挥其减载、防水和保温功能,可减小作用于衬砌板上的膨胀压力,同时能保持膨胀土的基质吸力,从而对维护渠坡稳定起到十分积极的作用。为了更深入地研究EPS在受压时的力学特性,开展了3种密度EPS无侧限的单轴压缩与蠕变试验。结果表明EPS单轴压缩的应力-应变关系呈明显的非线性特征,据此提出了能完整描述其受压过程的本构模型;3种EPS即使在较小压缩应力的长期作用下,也会发生明显的蠕变。进一步指出了在寒区膨胀土渠坡衬砌结构应用的EPS选择中,应综合考虑EPS密度对其减载、防水和保温特性的不同影响;同时也应考虑EPS的压缩蠕变效应对于衬砌结构的影响。     

有限元模拟FRP筋混凝土双向板的冲切过程

为了探索运用有限元分析法研究集中荷载作用下纤维增强塑料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)筋混凝土双向板的冲切受力性能的可行性,运用ANSYS软件建立了FRP筋混凝土双向板的有限元模型,并模拟了FRP筋混凝土双向板在集中荷载作用下从加载开始到发生冲切破坏的整个受力过程,得到了FRP筋混凝土板ANSYS分析的荷载-挠度(P-w)曲线,并将其与偏置集中荷载作用下FRP筋混凝土双向板的冲切试验研究所得P-w曲线进行对比分析。对比成果表明:ANSYS分析P-w曲线与试验P-w曲线吻合较好,在研究FRP筋混凝土双向板的冲切破坏机理时,运用ANSYS软件模拟分析替代部分冲切试验研究是行之有效的新途径。对FRP筋混凝土双向板冲切受力过程的P-w曲线进行分析,得知集中荷载作用下FRP筋混凝土双向板的破坏是发生在板局部的脆性破坏,混凝土强度、筋材、配筋率、荷载位置等因素是影响P-w曲线形状、最高点、曲线斜率的主要因素。     

南水北调中线工程膨胀土渠坡柔性衬砌技术探讨

膨胀土是一个世界范围内的问题，其危害性大，工程建设中应采取有效的工程措施对其进行处理。结合南水北调中线工程输水干渠膨胀土的工程特性深入论证了进行渠坡柔性衬砌的必要性，并提出了系统的设计思路。重点论证膨润土防水毯作为防渗垫层的技术可行性和优越性。对于衬砌面层，重点探讨了混凝土模袋，特别是新型带种植孔混凝土模袋的技术可行性以及使用方法。     

堆石坝混凝土面板温度应力分析研究

本文结合新疆吉林台面板堆石坝的设计方案,应用能模拟堆石体施工过程的有限元模型和计算方法,研究了寒冷地区的堆石坝混凝土面板在温度荷载作用下的应力分布规律.同时,通过在面板与垫层以及面板与趾板之间不设置接触单元和设置接触单元的两种计算方案的比较,探讨接触单元在混凝土面板温度应力有限元计算模型中的应用.计算研究表明,在冬天寒流侵袭时,面板中下部将出现大于混凝土抗拉强度的拉应力值;设置文中所述的接触单元是可行的,这样更能模拟面板的实际受力情况.     

寒区面板混凝土抗冻耐久性研究

混凝土面板的抗冻耐久性对堆石坝的服役寿命和抗渗性能有重要影响。以典型配合比的面板混凝土为研究对象,在控制相同流动度和含气量的情况下,采用快速冻融试验方法研究了掺入膨胀剂、聚乙烯醇纤维和减缩剂对面板混凝土抗冻融破坏能力的影响,并结合气孔结构分析技术揭示了面板混凝土抗冻融耐久性受影响的机理。结果表明：通过对含气量和气泡结构的优化,可以配制出抗冻等级不低于F400的高抗冻面板混凝土;质量损失和相对弹性模量对该面板混凝土抗冻能力的表征具有高度的一致性;轻烧MgO型膨胀剂和减缩剂对引气剂效果有影响,可降低面板混凝土的抗冻能力,而聚乙烯醇纤维对引气剂效果的影响较小,制备高抗冻面板混凝土时,应优先考虑聚乙烯醇纤维,但MgO型膨胀剂和减缩剂的使用需仔细评估。     

垂直渗透仪测定土工合成材料黏土垫方法初探

土工合成材料黏土垫(GCL)是一种新型防渗材料,具有渗透系数低,抗不均匀沉降,优良的自我修复功能,抗冻融循环,施工方便等诸多优点,但我国目前尚无国家标准,大大地制约了GCL的推广应用.由于GCL的渗透性与其使用条件(主要是上覆有效压力)密切相关,所以其试验方法应考虑模拟现场使用条件.而国际上应用较广的ASTM D5887(利用柔壁渗透仪测定土工合成材料黏土垫试样流率的标准试验方法)在此方面有不足之处.作者认为经过改造的常规垂直渗透仪能够较好的模拟现场试验条件,且能够满足工程精度.     

GCL常见问题分析

钠基膨润土防水毯(以下简称GCL)作为传统压实黏土层的替代者,具有优异的防渗隔离性能,被广泛应用于水利、环保、交通等领域的防水防渗工程。GCL在国内应用已有20多年,但人们对其认识还存在一定的误区,阻碍了GCL的进一步推广应用。为消除人们对GCL的错误认识,加深对GCL的理解,基于多年的GCL生产和研究经验,阐述了编织布平整度、膨润土特性、GCL认知、测试方法等方面存在的问题。研究结果表明:不平整载布不宜用于GCL的生产;以GCL为主防渗层的工程,应该使用粉末型GCL;GCL作为环保工程的次防渗层,是整个防渗系统的重要组成部分;GCL检测标准应增加平整度或漏点检测,并应能反映GCL前期渗透系数。     

伞型锚在鄂北调水工程膨胀土临时边坡加固中的应用

膨胀土地层具有深层裂隙发育的地质特征,导致膨胀土高边坡在开挖过程中出现边坡稳定问题。常用的加固或防护措施对膨胀土临时高边坡的变形适应能力较差,且经济性较低,新型预应力伞型锚加固技术是一种新的解决途径。针对鄂北地区水资源配置工程中膨胀土渠坡开挖过程中出现的工程问题,开展了预应力伞型锚加固膨胀土高边坡现场试验及应用推广评价。结果表明:预应力伞型锚施工快速且抗拔力大,可有效地控制边坡变形发展趋势、保证边坡临时稳定;结合推广应用段边坡的安全监测数据,验证了伞型锚在膨胀土临时边坡快速加固中具有较好的推广应用价值。     

高面板坝土工格栅加固机制及抗震加固效果分析

现有土石坝震害调查、模型试验以及动力反应分析等研究结果表明,靠近坝顶区的上部坝坡是土石坝抗震的薄弱部位。目前强震区高土石坝抗震设计多采用土工格栅来加固上部坝坡,以提高坝顶区抗震稳定性,如何合理评价土工格栅的加固效果是国内外学者关注的焦点。本文在系统总结土工格栅加固机理的基础上,基于准黏聚力加固机理和等效复合体计算模型模拟土工格栅加固作用,从坝坡抗震稳定、坝体地震永久变形和面板防渗体系安全等方面对土工格栅加固高面板坝的加固机制及抗震加固效果进行了综合分析评价。结果表明：(1)格栅和堆石料的相互作用使得堆石料具有了一定的整体性,其刚度和强度均有一定程度的提高;(2)格栅加固可以限制堆石体侧向移动,提高坝坡整体性和稳定性,减少坝体地震永久变形,从而改善面板应力分布和减少面板接缝位移,提高防渗系统的安全性;(3)土工格栅对高面板坝具有综合的加固效果,需要采用综合性评价方法进行总体评价。