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。     

高土石坝复合加筋抗震加固技术开发与应用

针对高土石坝的抗震安全这一我国西部强震区水电开发中的重要问题,在总结以往高土石坝抗震措施优缺点的基础上,同时吸收柔性加筋材料(土工格栅)和刚性加筋材料(钢筋)在高土石坝抗震加固方面的优点,开发了一种高土石坝复合加筋抗震加固技术,并阐明了高土石坝复合加筋抗震加固技术的开发背景、结构形式及技术特点。通过大型振动台模型对比试验验证复合加筋抗震措施的有效性和可靠性,结果表明:与未加筋模型坝比较,复合加筋抗震加固技术能降低坝体地震永久变形,有效抑制坝顶堆石松动,具有一定的减震与隔震作用。该复合加筋抗震加固技术已在坝高295 m高的两河口心墙堆石坝抗震设计中得到应用。     

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.     

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。     

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。     

土工格栅反包加筋土路基的变形特性及影响因素

依托某土工格栅反包面板加筋路基变形破坏的工程实例,考虑反包面板的特殊性,采用有限差分软件FLAC3D研究了填土压实度和加筋层间距对加筋路基变形的影响,并探讨了土工格栅反包加筋土路基的变形特性。模拟结果表明:加筋路基的沉降差异、侧向变形、加筋内力均随填土压实度的减小而增大,且随土工格栅层间距的增大而增大,施工中应注意控制边缘处填土的压实度和下部加筋的间距;在路基加筋区域和非加筋区域交界附近存在较明显的差异变形;土工格栅反包面板加筋土路基的潜在破裂面偏向土体内部发展。     

土工格栅加筋技术在青峰岭水库主坝加固工程中的应用

青峰岭水库主坝为宽心墙砂壳坝，存在着由于筑坝材料引起的坝体质量问题。在水库除险加固时，水库管理处进行了加筋土石坝坝壳料试验及坝体稳定性研究，对土石坝除险加固中的关键问题即筑坝材料的优化、土工格栅加筋率的合理选择、防渗综合措施等展开研究，对土工格栅工程的力学特性及坝体中土工格栅加筋设计的加筋率计算、加筋层数的确定、筋材长度等关键技术问题进行了详细研究，并得到试验应用，收到了较好的效果。     

土工格栅加筋土挡墙土压力测试与有限元分析

为研究土工格栅加筋土挡墙内的土压力分布规律, 结合某试验段挡墙土压力现场测试, 采用有限元法进行了计算分析。分析了土工格栅参数及填料重度对挡墙内土压力分布规律的影响, 研究结果表明:①挡墙面板处的水平土压力, 数值解均小于规范设计值, 随加筋间距减小、刚度和长度的增大而减小;填料重度则对其无明显影响。②基底处垂直土压力在面板附近有明显波动, 部分数值超过规范设计值, 其它位置的计算值与设计值基本符合;土工格栅加筋性能则对其无明显影响。     

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。     

土工抗震60年研究进展与展望

本文论述了土工抗震学科的创立、发展和创新历程,并对汶川地震后土工抗震研究的新进展和主要成果进行了论述和总结,在此基础上对土工抗震学科今后的研究重点进行了展望。自汪闻韶院士1958年在中国水利水电科学研究院创立我国第一个土动力学试验室、开创我国土动力学和土工抗震学科以来,土工抗震学科在土体动力特性测试技术、土的液化机理及判别方法、土工振动台动力模型试验、土体真非线性动力本构模型、土石坝及地基抗震安全评价方法、室内外试验联合确定土体动力特性参数、土石坝及地基抗震设计理论(思想)和原则等方面取得了创新性和开创性的进展,奠定了我国土动力学和土工抗震研究的理论基础和领先地位。2008年汶川地震后,围绕高土石坝抗震的新需求,在高土石坝极限抗震能力分析方法、高土石坝地震破坏模式、高土石坝抗震减灾工程措施等方面取得了一系列新进展,逐步建立了室内试验和现场试验相结合、原型震害-数值模拟-物理模拟相结合、变形分析和稳定分析相结合、整体稳定分析和局部稳定分析相结合的高土石坝抗震安全评价体系。未来迫切需要开展复杂深厚覆盖层上高土石坝抗震关键技术,特高土石坝地震灾变行为与安全控制,基于性能的高土石坝抗震安全评价及灾害控制,水库大坝抗震监测预警、应急处置等方面的研究。