近远场地震中土工格栅加筋土挡墙抗震特性的振动台试验研究

地震中土工格栅加筋土挡墙的动态行为与抗震机理的认识还尚不清楚。采用叠层剪切型模型土箱开展大型振动台试验,基于量纲理论π定理的Froude常数设计试验模型,考虑近远场地震动影响,采用汶川地震中松潘远场波、什邡近场波和Taft中远场地震波,测试墙体加速度、加筋回填土加速度、墙体侧向变形、加筋区与非加筋区回填土表面震陷、加筋区填土超静孔隙水压力以及土工格栅应变特性,得出远场和中远场地震波对加筋结构产生了强烈的宏观反应特征,而近场波对加筋区填土超静孔隙水压力的微观反应影响显著,加速度和沉降反应特征表明土工格栅为柔性挡土墙提供了较强的抗震能力,格栅应变分布特征揭示了柔性挡土墙上受力分布规律。研究结果将为土工格栅加筋土挡墙抗震安全设计和工程施工提供依据。     

模块式加筋土双级挡墙变形与孔隙水压力试验研究

通过现场采集双级模块式土工格栅加筋土挡墙+加筋土边坡组合支挡结构施工过程中土工格栅拉应变、孔隙水压力数据,分析得出整个施工期间,加筋土挡墙各层土工格栅拉筋应变随填土高度增加而增大,增长速率逐渐减小;孔隙水压力在施工过程中受填料排水性、当地降水等影响处于不断调整状态。     

土工格栅加筋土挡墙设计中几个问题的讨论

以我国《水利水电工程土工合成材料应用技术规范：SL/T 225—98》[1]为背景,结合近些年公开发表文献的相关研究成果,针对土工格栅加筋土挡墙设计中大家较为关注的刚性筋式挡墙和柔性筋式挡墙的划分、土压力的计算及滑动面的确定几个问题进行了详细讨论和分析,得到如下结论 ：(1)目前较为常用的聚合物类的普通土工格栅应归为柔性筋式挡墙,近几年来新出现的钢塑土工格栅挡墙应归为刚性筋式挡墙;(2)对于土工格栅加筋土挡墙,在进行筋材水平拉力计算时,其墙背侧向土压力较接近于朗肯主动土压力,设计计算按主动土压力计算是合适的;(3)土工格栅加筋土挡墙的潜在破裂面应采用朗肯直线型破裂面计算。所得结论可供类似工程设计中参考。     

论返包式土工格栅的加筋土高挡墙试验

为了研究返包式土工格栅加筋土高挡墙结构的受力、变形状态,分析其作用机理,进行了包括加筋土墙体基底应力、墙背侧向土压力、拉筋拉力和墙面水平变形等内容的现场试验,研究了加筋土墙体基底垂直应力、不同层位的拉筋拉力沿筋长的分布规律,加筋土挡墙潜在的破裂面位置,墙背侧向土压力沿墙高的分布规律以及墙面水平变形规律。测试结果表明,加筋土挡墙基底垂直土压力沿土工格栅拉筋长度方向呈非线性分布,最大值发生在拉筋中部附近,向拉筋两端方向逐渐减少;实测墙背侧向土压力沿墙高呈非线性形式分布,其值小于主动土压力;上部墙体拉筋应变沿筋长呈单峰值分布,下部墙体拉筋应变沿筋长呈双峰值分布;上部墙体潜在破裂面形状与"0.3H法"接近,而下部墙体潜在的破裂面形状与朗肯主动土压力理论接近;施工期墙面最大水平变形位置在墙高的下部,竣工后墙面最大水平变形发生在墙顶处等结论。     

双级土工格栅加筋土挡墙的测试分析

通过对梅坎铁路双级土工格栅加筋土挡墙的墙面板水平土压力、垂直土压力及土工格栅变形的原位观测 ,分析了墙面板水平土压力的变化及分布规律、垂直土压力变化及土工格栅的变形随填高及时间的变化规律 ,并对挡土墙的破裂面进行了探讨     

条带式刚性面板加筋土挡墙筋带应变响应特性研究

 基于大型振动台模型试验,研究条带式刚性面板挡墙在地震波作用下筋带的应变响应特征,并结合土体相对密实度、面板位移以及频谱特征,探究加筋土挡墙的潜在损伤规律。试验结果表明：随着地震波加载幅值增大,筋带主要受力区域从潜在破坏区移至加筋稳定区;对筋带应变分析显示墙内破坏从中部开始,逐渐向下部发展,中下部更易发生破坏;潜在破裂面研究表明挡墙的破裂面形式类似0.3 H(H为墙高)折线形式,但区域大于规范上的破裂面;在0.1 g～0.3 g地震波作用下相对密实度随加载峰值增加而增大,0.4 g以后相对密实度减小,土体发生损伤,与应变规律一致;不同地震波加载前后输入的白噪声傅里叶谱显示,地震波向上传播其频谱由单峰值逐渐发展为双峰值,且0.4 g以后第二峰值频率有逐渐增大趋势。该研究成果可为更加合理地考虑地震区的加筋土挡墙结构的设计提供指导。     

预应变土工格栅与砂垫层界面特性试验研究

采用拉拔试验研究了预应变土工格栅与砂垫层的界面特性,通过对比分析试验结果,对法向应力、垫层厚度和预应变初值对筋土界面特性的影响进行了研究,结果显示:砂垫层厚度为5 cm时,低应力条件下预应变土工格栅与普通格栅的拉拔阻力峰值相差不大,随着法向应力的增大,预应变土工格栅的抗拔性逐渐优于普通格栅,而应变软化现象也愈明显;法向应力为50 kPa时,垫层厚度的增大对格栅抗拔性有一定提高,当厚度达到15 cm后提高效果明显减弱,且高预应变水平的土工格栅随着垫层厚度的增大会出现应变软化现象。最后通过数据拟合得到了界面抗剪强度包络线,预应变加筋法能显著提高格栅与砂垫层界面似摩擦系数,减小界面似粘聚力,可为预应变加筋法的推广提供参考。     

整体面板式土工格栅加筋土挡墙现场试验研究

以赣(州)龙(岩)铁路整体现浇面板土工格栅加筋土高挡墙为工程依托进行现场原型试验.通过现场埋设土压力盒、柔性位移计和水平测斜仪等测试仪器,进行包括加筋土墙体基底应力、墙背侧向土压力、拉筋变形和墙面水平变形等内容的测试.测试结果表明:加筋土挡墙基底垂直土压力沿土工格栅拉筋长度方向呈非线性分布,最大值发生在拉筋中部附近,向拉筋两端方向逐渐减少;实测墙背侧向土压力沿墙高呈非线性形式分布,其值小于主动土压力;上部墙体拉筋应变沿筋长呈单峰值分布,下部墙体拉筋应变沿筋长呈双峰值分布;上部墙体潜在破裂面形状与“0.3H法“接近,而下部墙体潜在的破裂面形状与朗肯主动土压力结果接近;施工期墙面最大水平变形位置在挡墙的下部,竣工后墙面最大水平变形发生在墙顶处等.该结论为类似工程的研究与设计提供参考.     

土工格栅加筋土挡墙在某机场滑坡治理工程中的应用

通过在某机场治理工程土工格栅加筋土挡墙的设计计算中引入有限元强度折减法,对工程的稳定性和筋-土界面似摩擦系数、筋带长度及填土强度参数等因素对加筋土挡墙稳定性的影响进行分析。分析表明,土工格栅加筋土挡墙的设计方案既恢复了机场设计宽度的土面区,又减小了对填筑体高边坡前部老滑坡的影响,工程稳定性也达到设计要求。同时,采用有限元强度折减法进行土工格栅加筋土挡墙的设计计算,充分考虑土工格栅和土体之间的相互作用,较好地克服传统方法的不足。     

土工格栅加筋土挡墙技术的应用

通过对土工格栅加筋土挡墙DIBT设计法的分析,土工格栅设计强度的确定、防止土体液化的方法、设计计算的方法、墙体结构的特点、土工格栅加筋土挡墙施工工艺、施工经验总结以及加筋土挡墙与扶臂式挡墙经济效益对比的论述,得出,土工格栅加筋土挡墙施工简单、抗震性能好、技术可行、外表美观、微小变形不影响使用及外观的结论。相对于钢筋混凝土扶臂式挡墙而言可节省工程造价,具有经济上的优势。     

回填EPS混合土的防滑悬臂式挡墙地震稳定性分析

以一种带防滑齿的"T"型悬臂式挡土墙为对象,采用振动台模型试验揭示了分别回填EPS混合土和天然南京细砂时的挡墙地震稳定性特征。分析并比较了墙–土体系的地震反应以及墙背动土压力分布,重点讨论了试验的防滑悬臂式挡墙位移模式以及回填土性质对墙背动土推力的影响。试验结果表明,回填EPS混合土时,填土地表加速度反应相对更小。回填土的动土推力对墙体转动位移的贡献随激励峰值的增大而增大;墙–土惯性相互作用效应与回填土的动力变形模式密切相关。两种回填料下的墙背动土压力分布形态具有显著差异;砂土–挡墙体系的动土推力与地表峰值加速度间趋向非线性关系,作用点接近2/3墙高。回填EPS混合土时两者更接近线性关系,且动土推力作用点接近1/3墙高。两种体系的动土推力作用点随地表峰值加速度增大均略有下移。基于试验结果与几种经典的解析方法预测结果比较,给出了EPS混合土柔性挡墙抗震分析的几点建议。     

Seismic analysis of semi-gravity RC cantilever retaining wall with TDA backfill

The seismic behavior of Tire Derived Aggregate (TDA) used as backfill material of 6.10 m high retaining walls was investigated based on nonlinear time-history Finite Element Analysis (FEA). The retaining walls were semi-gravity reinforced concrete cantilever type. In the backfill, a 2.74 m thick conventional soil layer was placed over a 3.06 m thick TDA layer. For comparison purpose, a conventional all soil-backfill model was also developed, and the analysis results from the two models under the Northridge and Takatori earthquakes were compared. The FEA results showed that both models did not experience major damage in the backfill under the Northridge earthquake. However, under the Takatori earthquake, the TDA-backfill model developed substantially large displacement in the retaining walls and in the backfill compared with the soil-backfill model. Regions of large plastic strain were mainly formed in the TDA layer, and the soil over the TDA layer did not experience such large plastic strain, suggesting less damage than the soil-backfill model. In addition, the acceleration on the backfill surface of the TDA-backfill model decreased substantially compared with the soil-backfill model. If an acceleration sensitive structure is placed on the surface of the backfill, the TDA backfill may induce less damage to it.     

Sliding stability and lateral displacement analysis of reinforced soil retaining walls

Field observations have demonstrated that reinforced soil retaining walls generally have superior seismic performance when compared to traditional gravity retaining walls. However, current design guidelines for reinforced soil retaining walls are typically based on pseudo-static methods of analysis, which involve simplifying assumptions. For instance, the reinforced zone is usually assumed as a rigid body in external stability calculations. As a result, the influences of reinforcement arrangement and properties on the sliding stability and displacement of the wall cannot be accounted for in their design. Additionally, the soil shear strength is assumed to be constant in conventional displacement calculations using the Newmark sliding block method. In this paper, an analysis method is proposed to determine the yield acceleration and lateral displacement of reinforced soil walls that includes soil shear strength mobilization and a two-part wedge planar failure mechanism. The proposed method is validated against the results of laboratory model tests, and influences of factors such as ground acceleration coefficients, and reinforcement and backfill properties on the stability of the wall are examined.     

地震作用下挡土墙抗倾覆稳定安全系数研究

基于拟动力法,考虑墙背面和填土面倾斜的工况,推导出挡土墙在地震作用下的抗倾覆稳定安全系数的计算表达式。数值算例结果表明,稳定安全系数随着填土内摩擦角、墙土外摩擦角和墙背面倾角的增大而增大,随地震放大系数、水平加速度影响系数和填土面倾角的增大而减小。其中,只有在地震作用较大时,放大系数的影响才逐渐显现,同时,摩擦角的影响却相对减弱;墙背面倾角和填土面倾角不同时,稳定系数随地震作用的变化趋势基本一致。通过对比2种计算方法的结果可知,拟动力法由于考虑了地震周期和地震波效应的影响,计算得到的稳定安全系数比拟静力法大。     

格栅加筋土挡墙数值分析的复合材料方法

格栅加筋土挡墙由面板、格栅和填土组成，其结构特性一直是工程界关注的焦点。基于自洽理论和应变相容观点建立筋土复合材料力学模型，用来模拟格栅及其周围一定厚度的土体，依此对一台阶式格栅加筋土挡墙的结构特性进行有限元分析，并与大尺度模型试验测试结果进行比较。研究表明，该方法计算结果和模型试验测试结果在趋势上和数值上都表现出较好的一致性。     

软土地基加筋土挡墙数值模拟及稳定性探讨

 对一软土地基加筋土挡墙建立二维数值模型,模拟其在分级堆载情况下挡墙和地基内的沉降、水平位移、土压力,以及土工格栅轴向应变的变化规律,模拟结果与现场实测结果基本吻合。采用有限元强度折减法计算的挡墙稳定性和滑裂面位置与实测情况一致,表现为深层滑动失稳。模拟和实测的各层筋材最大应变出现在距墙面4～6 m的位置,与目前土工合成材料加筋挡墙设计理论的朗肯破坏面位置不同,其原因是目前的挡墙设计理论基于刚性地基假定,未考虑地基变形对筋材应变分布及稳定性的影响。采用该数值模型探讨加长挡墙底部筋材对其稳定性的影响,得出挡墙稳定性与底部筋材加长长度和层数关系密切。得到的挡墙稳定性与筋材加长长度和层数的关系曲线,对于软土地基加筋土挡墙设计有指导意义。     

格宾加筋土挡墙抗震性能及数值分析

基于有限差分程序FLAC3D动力分析模块,建立水平地震作用下格宾加筋土挡墙足尺数值模型,通过抗震模型试验结果验证数值模型的可靠性,分析不同强度地震波作用、不同竖向加筋间距时,格宾加筋土挡墙的水平位移响应、震陷、加速度响应及破坏模式,在此基础上,提出格宾加筋土挡墙抗震设计相关措施与建议。结果表明:在不同峰值加速度作用下,格宾加筋土挡墙没有出现倒塌破坏,在较大的水平位移及沉降发生后仍能继续承载,表现出良好的抗震性能;在地震波频率特性基本不变的情况下增长加速度峰值,墙面加速度放大系数有减小的趋势;格宾加筋土挡墙建造于7度及以下、8度、9度及以上抗震设防区时,格宾网竖向间距分别不宜大于1.0m、0.75m、0.5m;水平地震作用下挡墙潜在破裂面为双线段组合形式;提出格宾加筋土挡墙抗震设计位移控制标准。     

Shaking table study on seismic behavior of MSE wall with inclined backfill soils reinforced by polymeric geostrips

In this study, the seismic behavior of a mechanically stabilized earth (MSE) wall with inclined backfill is investigated under sinusoidal acceleration excitations using a series of 1-g shaking table tests performed on the MSE model of 150 cm in height reinforced with polymeric geostrips. The effects of the stiffness of the reinforcement and slope angles of the backfill soil on the acceleration amplification factor (RMSA), the lateral displacement of the wall, the surface displacement of the backfill, the distribution of dynamic earth pressure along the height of reinforced wall and the strain distributions on the surfaces of the polymeric geostrips in three planes of the wall are investigated. The experimental results show that the dynamic earth pressure determined by traditional pseudo-static approaches leads to overestimated values. In addition, increasing the inclination angle of backfill soil results in the increase of surface settlement, lateral wall displacements, soil dynamic earth pressures, acceleration amplification factors and strains on the polymeric geostrip materials. The stiffness of the polymeric geostrip material has a negligible effect on the displacement, dynamic earth pressures and failure surface geometry.     

砌块加筋挡土结构数值模拟及性状研究

按照等强度和等间距两种加筋方式,通过数值模拟的研究手段,对比分析了砌块加筋挡土结构加筋填土区的受力性状,结果表明：由于格栅的作用,填土区局部产生拉应力,墙背填土竖向应力出现了呈层性,填土对墙背的压力和对基底的压力均小于理论值;砌体结构的内部破坏面近似为对数螺旋线形态;其底部切线与水平面之间的夹角接近于理论的库仑破坏角,顶部切线大致与墙面平行。     

循环荷载作用下黏性土加筋挡墙有限元动力特性分析

在循环荷载作用下,对加筋土挡墙进行有限元模拟分析,研究黏性土加筋土挡墙的动力特性.重点研究挡墙回填土为黏性土条件下,不同加筋材料、动荷载峰值加速度对加筋土挡墙的影响.由计算结果认为在循环荷载作用下加筋土挡墙水平位移受动荷载峰值加速度影响较大,加筋土挡墙最大位置出现在挡墙下部,黏性回填土的加筋土挡墙变形量要小于砂土回填的加筋土挡墙.