基于筋材断裂的加筋膨胀土强度特性分析

基于三轴剪切试验对加筋膨胀土的强度特性进行研究,得出加筋土与对应素土的强度指标关系,分析了加筋土强度的提高宏观表现;结合不同层数加筋土体的应力应变关系及加筋土等效围压分析原理,分析了基于筋材断裂的加筋膨胀土的强度特性,得出不同加筋层数筋材刚断裂时应力莫尔圆应相切于同一条直线,随着轴向压力的增加,多层加筋膨胀土试验筋材逐层断裂,应力莫尔圆向外扩展,表明多层加筋膨胀土的强度逐渐增大,而且试验表明对于柔性筋材,多层加筋土体的强度包络线基本平行,加筋土体强度的增加,只是粘聚力c的增加引起的。     

土工格栅加筋膨胀土的固结排水剪特性

以南水北调中线新乡渠段的膨胀性泥灰岩风化土为填料,聚酯(PET)双向土工格栅为筋材,对不同围压下未加筋及不同层数加筋的压实膨胀土进行了三轴固结排水剪试验.试验结果表明,其应力应变曲线均呈应变硬化型,加筋土的硬化程度提高,总体上符合Duncan-Chang非线弹性模型的双曲线关系;加筋土的初始屈服应力及峰值强度提高,且随加筋层数增多,其提高幅度增大;围压较大时,初始屈服的应力与应变较大,峰值强度较大;但随围压增大,加筋土峰值强度提高的幅度减小;加筋土的粘聚力有较大提高,但提高幅度与加筋层数的关系不显著;加筋土的内摩擦角也有不同程度提高,其提高幅度随加筋层数增多而增大.     

非柔性加筋材料加筋土的强度特性分析

通常的加筋土所用的筋材一般为柔性材料，仅考虑筋的抗拉强度，加筋后土体强度的提高表现为粘聚力有很大的提高，而内摩擦角几乎不变；而特殊的一些加筋工程，所用的筋为非柔性材料，其特点是具有抗拉、抗剪和抗弯强度，根据非柔性材料的以上特点，通过建立复合体单元受力破坏模式，将加筋土体的破坏分为摩擦型破坏和拉断型破坏，分析了轴对称三轴试验条件下非柔性加筋材料加筋土的强度特性，通过静力平衡条件，得出大小主应力之间关系，该式表明，非柔性材料加筋后土体的粘聚力和内摩擦角均增大许多．结果对有关加筋土工程的合理设计计算有参考价值。     

土工格栅加筋土三轴试验研究

通过三轴试验方法,研究了土工格栅加筋土的强度及变形破坏特性;探讨了在不同加筋情况下,土工格栅加筋土强度影响因素及其变化规律;分析了素土和土工格栅加筋土的变形破坏形式及筋材在土体抗剪破坏过程中的变形机理.试验结果表明,加筋后土体的强度和抵抗变形能力明显增强,加筋土加筋效果在中围压下最合理、最有效;土工格栅加筋土应力-应变关系采用固结围压作为归一化因子具有很好的归一化特性,可以用归一化方程来表示.     

加筋土坡地震稳定性的拟动力分析

研究加筋土坡在地震惯性力影响下的稳定问题。采用拟动力的方法表示作用在土坡滑动体上的水平与竖直地震惯性力。由于研究对象为加筋的土坡,所以引入水平条分法来研究加筋土坡的筋材拉力,并通过公式推导,设置算例研究土坡坡角、土体内摩擦角、地震加速度系数等因素对加筋效果的影响。结果表明:加筋拉力随地震加速度系数(k_h =0.0、0.15、0.3)的增大而增大,随土坡坡角(60°~90°)增大而增大,随土体内摩擦角增大而减小。       

移动荷载下无面层加筋路基的动力响应

为研究移动荷载下饱和加筋复合土体的动力响应问题,采用半解析方法,将加筋路基看成宏观上的横观各向同性体,由Biot波动方程出发,对荷载进行Fourier级数展开,假设响应函数的级数形式,结合边界条件,由待定系数法求解考虑固液耦合作用的饱和加筋复合土体在移动荷载作用下土体位移、有效应力及孔压的表达式,通过计算分析加筋率、筋材模量、荷载移动速度对复合土体竖向位移和孔压的影响.数值分析结果表明:加筋率只有在一定范围内时加筋效果才会比较明显;加筋复合土体表面最大竖向位移随着速度的增大而增大,达到峰值后迅速减小.     

网状及条带式加筋拉拔特性的试验研究

在试验的基础上,分析了网状加筋与填土的相互作用机理及其抗拔力的组成,并按筋网与土体之间相对位移的大小,将抗拔过程划分为初始阶段、发展阶段和破坏阶段;得出了网状加筋抗拔力比条带式加筋抗拔力大得多的结论;提出了网状加筋抗拔力的计算公式,对条带式加筋进行抗拔力计算时,应考虑水平和垂直两个方面的“群筋效应系数”,加筋土支挡结构的抗拔力计算,宜采用拉拔似摩擦系数。     

基于筋材包裹长度及模量变化的加筋包裹碎石桩破坏机理分析

采用有限元方法对加筋包裹碎石桩进行数值模拟,并验证了数值模型的正确性,建立10个不同参数的加筋包裹碎石桩数值模型,分析了筋材的弹性模量、长度和筋材包裹的位置对加筋包裹碎石桩承载性能的影响,研究了不同加筋包裹碎石桩模型的承载特性及破坏机理.研究结果表明:增大筋材的弹性模量和筋材包裹长度,会提高加筋包裹碎石桩的承载性能,其桩土应力比明显增大,桩体侧向变形更小更均匀,且筋材的弹性模量比包裹长度对加筋包裹碎石桩承载性能的影响大;对于部分包裹的加筋包裹碎石桩,筋材的长度越长,其承载性能越好,桩顶沉降50 mm时,筋材包裹在桩体中部的桩顶应力比包裹在桩体上部和下部提高了7.4%;加筋包裹碎石桩会因筋材断裂或者桩体变形过大而发生破坏.     

风积砂加筋挡墙筋带受力有限元分析

针对加筋挡墙筋材与挡墙及墙后填土的相互作用机理,采用有限元方法对风积砂加筋挡墙进行力学分析,得到墙后填土路堤中筋材受力的特点,对加筋挡墙设计和施工有实践意义。     

玻璃纤维加筋砂土剪切强度特性研究

纤维作为一种土体加筋材料,在土体中所表现出的力学特性有别于一般的土工合成材料.为了深入了解纤维加筋土的剪切强度特性,通过土工合成材料直剪仪,以砂土为研究对象、玻璃纤维为加筋材料,在控制含水量、纤维掺量和相对密实度条件下开展一系列的直剪试验.试验结果表明:纤维加筋砂土的内摩擦角随含水量的增大而减小,黏聚力没太大变化;玻璃纤维能有效提高砂土的剪切强度和破坏韧性,临界纤维掺量为0.4%;纤维加筋砂土的剪切强度和剪切强度参数(黏聚力和内摩擦角)随相对密实度的增加而增加.总体而言,低含水量、0.4%纤维掺量和高相对密实度能有效改善玻璃纤维加筋砂土的剪切强度特性.     

土工布加筋粗颗粒土变形与强度特性试验研究

对不同土工布加筋层数的粗颗粒土试样进行常规三轴固结排水剪切试验,探讨试样加筋层数（简称筋数n=0～3）对粗颗粒土变形、强度特性的影响。结果表明：筋数n每增加1,不同围压下试样破坏时的轴向应变增大0.91%～2.00%,土体韧性增强,筋材可抑制试样的侧向变形;不同围压下,平均筋数n每增加1,试样变形模量增大5 378 kPa。加筋能够增大相变时的体积应变;在p-q平面内,同一筋数n下的相变点和破坏点均可用直线拟合。粗颗粒土的强度指标总体随筋数的增加而增大。对线性指标c和非线性指标φ₀、Δφ,其随试样筋数n的变化均可近似用直线表示;n每增加1,内摩擦角φ''增大1.75°。最后提出一个方便表述加筋量多少的指标-加筋疏密指数I_R,并给出三轴试验获得I_R的方法。整理发现试样黏聚力c及准黏聚力Δc（加筋土比素土黏聚力的提高量）与I_R均可用直线拟合;I_R每增加1 m^-1,c和Δc分别提高9.1和13.5 kPa。利用该参数对三轴试验下砂土、黏土和粗颗粒土加筋对其强度提高的效果进行总结分析,加筋对不同土c提高量差异显著,I_R每增加1 m^-1,砂土、黏土和粗颗粒土c分别提高0.07、0.50和8.75 kPa。基于准黏聚力原理,建立c及Δc与I_R的关系,可根据该公式直接估计土体加筋后的黏聚力或准黏聚力。     

不同排水条件加筋红土三轴试验研究

以玻璃纤维和土工布作为加筋材料,对比研究红土在三种不同排水条件下加筋前后的抗剪强度特性.三轴试验结果表明:红土在完全固结排水条件下剪切,加筋能提高其抗剪强度,加筋层数越多,强度提高越大;在固结不排水条件下剪切,当加筋层数较少时,加筋后其抗剪强度反而比不加筋时降低,但随着加筋间距的减小,抗剪强度逐渐增大;而在完全不固结不排水条件下剪切,加筋降低其抗剪强度,且抗剪强度随围压的增大而减小.说明红土在不排水条件下加筋应慎重考虑.     

棕榈纤维加固黏土无侧限抗压强度试验研究

采用天然棕榈纤维加固黏土,通过一系列无侧限抗压强度试验,对不同加筋率和土体密度条件下棕榈纤维加筋黏土的抗压强度特性进行试验研究,并对其加固机理进行较为深入的分析。试验结果表明：棕榈纤维可以在很大程度上提高黏土的抗压强度特性。当含水率和土体密度恒定时,加筋黏土的抗压强度随加筋率增加而不断增加;当含水率与加筋率恒定时,加筋黏土的抗压强度随土体密度增大而不断增大。这是由于棕榈纤维与土颗粒交织错列,形成空间网状结构,同时棕榈纤维与土体加筋过程中产生的弯曲变形,可以有效地促进土颗粒之间的紧密接触,从而阻挡土体位移,提高土体强度。     

缓坡率膨胀土加筋路堤局部稳定性分析

根据大气影响深度理论和调查结论,提出了加筋路堤的破坏模式,利用格栅变形和土体膨胀变形的相容关系,结合室内有荷试验结果,提出了允许变形的膨胀压力的计算方法,推导了膨胀土加筋路堤的局部稳定性计算公式并对南宁至友谊关公路的加筋路堤稳定性进行了计算。膨胀压力不同于室内试验的膨胀力,是土体允许变形以后的压力,其值小于或等于室内试验得到的膨胀力;下滑力由裂缝中土体吸水后产生的膨胀压力提供,抗滑力由滑动面上土体与筋材的摩擦力和筋材的锚固力共同提供,适当提高填筑含水量可以降低下滑力;文中提出的局部稳定性计算公式可用以验证膨胀土路堤加筋设计的合理性。     

移动荷载下加筋道路系统的动力响应

将加筋道路的面层简化为弹性梁，加筋地基作为横观各向同性体，同时考虑了下卧土层孔隙水的影响，用半解析法对在匀速移动条形线荷载作用下的加筋道路体系的动力响应问题进行了研究.由忽略土粒压缩和土体自重的Biot波动方程出发，对荷载进行Fourier级数展开，假设了响应函数的级数形式，结合边界条件，由待定系数法求解了考虑固液耦合作用的加筋道路在移动荷载作用下的土体位移、有效应力及孔压表达式.求解过程中考虑了面层和加筋地基之间的相互作用，并假设两者在接触面处竖向位移相等.通过计算，分析了加筋率、筋材模量、荷载移动速度等对路面竖向位移的影响.数值分析结果表明，当加筋率在0.010～0.022时，对加筋效果的影响较大；加筋道路路面竖向位移随着荷载移动速度的增大而增大，达到峰值后迅速减小.     

干密度对稻草加筋盐渍土和稻草加筋石灰土的抗剪强度影响

土的抗剪强度受土的类型、含水率和干密度等多种因素的影响.为研究干密度对稻草加筋土的抗剪强度影响,制备了三种干密度的加筋盐渍土和加筋石灰土的试样,其三轴压缩试验结果为:两种加筋土的黏聚力随干密度的增大而增大,但内摩擦角变化不大;相同干密度时,加筋石灰土的主应力差远大于加筋盐渍土;不同干密度的加筋土,当轴向应变较大时,干密度对加筋土主应力差的影响消失,此时加筋土的主应力差主要取决于围压.总体而言,干密度的变化对加筋石灰土的抗剪强度影响较大;干密度为1.76,g/cm3的加筋石灰土,其抗剪强度较优.     

加筋与土体间界面反应特性的大型拉拔试验研究

用于加筋土计算的主要方法有极限平衡法和有限单元法两种，在利用这两种方法对加筋土体进行稳定性计算时，都需要利用土体与加筋界面反应特性参数。根据大型拉拔试验测定的筋——土接触面特性的数据，绘制出剪应力与拉拔位移之间的关系曲线，它符合非线性的双曲线规律，并求出5个接触面特性参数，可供加筋有限元计算分析之用。     

公路路堤生态边坡植被根系加筋效应的三轴试验研究

采用常规静三轴不固结不排水试验来探究边坡植被根系含量和压实度对重塑非饱和粉质粘土抗剪强度指标的影响规律.通过试验结果分析得出以下结论:(1)通过加筋土与素土对比,素土与加筋土的应力应变曲线趋势走向相近,且都呈现出硬化现象而无明显破坏峰值,说明加筋土也符合莫尔库伦强度准则.(2)加筋土的抗剪强度较素土有明显的增大,且加筋土的粘聚力随着试样中根含量比重的增加而增大,说明草根可以通过与土体相互作用约束土体的侧向变形起到加筋的效果.(3)在同一压实度条件加筋土相对素土内摩擦角变化很小,说明草根对土体的内摩擦角影响较小.(4)在含根量一定条件下,试样抗剪强度随着压实度的增大而大幅度提升,且加筋土比素土粘聚力增大幅度要大,压实度提高可以增大边坡的稳定性.(5)植被根系的加筋作用可以弥补浅层土体压实度不足,达到提高浅层边坡稳定性的效果.     

土工格室加筋对橡胶砂动剪模量影响的试验研究

对4种质量配合比(0%,20%,30%,100%)和4种竖向固结压力下的加筋与无筋橡胶砂,进行循环单剪试验,分析土工格室加筋对橡胶砂动剪模量的影响规律。研究结果表明:加筋与无筋橡胶砂的动剪模量均随着动剪应变幅值的增大而减小,随着橡胶含量的增大而降低,随着竖向固结压力的增加而升高,动剪模量曲线均随着固结压力的增大而趋于平缓、非线性特性减弱;土工格室加筋使得橡胶砂的动剪模量有所提高,但是随着剪应变幅值和固结压力的增大,加筋的影响降低;土工格室加筋使得橡胶砂的模量比衰减延迟,但其影响亦随固结压力的增大而减弱。     

格栅防护埋地管道的承载特性及设计参数分析

为研究在土工格栅加筋防护埋地管道中筋材铺设和管周土体参数对防护管道性能的影响,基于有限元数值方法,分析静载作用下土体内摩擦角、筋材埋深、管道埋深和加载宽度等因素对管道力学与形变性能的影响.结果表明,极限承载力随内摩擦角增大显著提高;筋材埋深在加载板宽度的0. 2倍左右时,加筋效果显著;增大管道埋深,可显著提升极限承载力,同时降低管道变形;减小加载宽度,可使破坏形式由管道变形失效转变为土体地基破坏,同时降低极限承载力;格栅加筋效果与管道最终形变量的变化密切相关;格栅加筋后与加筋前的极限承载力比值随土体内摩擦角和管道埋深的增大而减小,随加载宽度的增加先增后减.