土工格栅与饱和细砂的界面特性试验研究

筋土界面特性是加筋土结构设计的重要技术指标,是揭示土工合成材料加筋机理的关键。采用GDS界面剪切仪研究了剪切速率、竖向应力及网孔尺寸对土工格栅与饱和细砂界面特性的影响。试验结果表明:剪切速率较小(≤1.0 mm/min)时,剪切速率对界面抗剪强度影响不大;剪切速率在1.0~10 mm/min范围内,随着剪切速率的增大,界面抗剪强度先增大后减小;界面抗剪强度随着竖向应力的增加而增大,竖向应力增强了土工格栅对土颗粒的嵌锁作用,限制了土颗粒的剪切移动,从而提高了土体的抗剪强度;剪切速率为1.0 mm/min,竖向应力较小(50~100 kPa)时,小网孔尺寸土工格栅加筋效果更明显;剪切速率为0.1 mm/min,竖向应力较大(200~300 kPa)时,大网孔尺寸土工格栅加筋效果更明显。研究结果对土工格栅在加筋土中的应用具有参考价值。     

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。     

土工袋材与沟坡土的界面摩擦特性试验研究

为探究土与土工合成材料筋土界面的摩擦特性,本文以砌护沟坡的土工袋袋材无纺土工布为加筋材料,农田排水沟边坡土为填料,开展了土工布与土界面的室内直剪试验,分析了压实度、含水率及不同法向应力对筋土界面摩擦特性的影响。试验结果表明:土与土工布的界面抗剪强度随着含水率的增加先增大后降低,随着压实度的增大而增大。筋土界面摩擦系数随着含水率的增加先增大后减小,随着压实度的增大而增大。摩擦系数与法向应力具有一定的反比关系,并随着法向应力的增大呈递减趋势。研究结果对于土工袋技术在农田排水沟边坡治理以及类似工程中的应用具有一定的参考价值。     

雨水入渗对土工格栅-堆石界面剪切特性影响试验研究

为了解雨水入渗对格栅-堆石界面剪切特性的影响,利用自主研发的大型直剪仪,针对不同雨水入渗量下的格栅加筋堆石料和无格栅加筋堆石料开展了直剪试验,分析了雨水入渗对格栅加筋堆石料抗剪强度、剪切变形以及格栅加筋系数的影响,同时与无格栅加筋堆石料的试验结果进行对比。结果表明：随着雨水入渗量的增加,格栅表面摩擦系数降低,格栅加筋堆石料的抗剪强度呈明显的减小趋势,但对无格栅加筋堆石料抗剪强度的影响较小;当格栅加筋堆石料从干燥到完全饱和状态时,其内摩擦角从53.6°减小至50.4°,粘聚力从41.9 kPa减小至23.2 kPa;由于堆石颗粒受格栅网孔的嵌锁作用,格栅加筋堆石料竖向剪胀变形较加筋前有所减小,且雨水入渗堆竖向剪胀变形的影响较小;格栅加筋系数随着雨水入渗量的增加而减小,在竖向应力为25 kPa时,格栅加筋系数减小幅度较小,且均大于1.0,当竖向应力大于50 kPa后,格栅加筋系数减小至1.0以下。     

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。     

级配对堆石-土工格栅界面剪切特性影响试验研究

为研究堆石级配对堆石-土工格栅界面剪切特性的影响,根据Einav提出的堆石级配方程配制5种不同级配的堆石试样,进行了设土工格栅加筋与不设土工格栅加筋堆石的界面直剪试验,分析了最大粒径和分形维数对界面抗剪强度以及加筋系数的影响,并给出了加筋系数与堆石平均粒径d₅₀与土工格栅网孔尺寸之比（粒孔比）的关系。试验结果表明,土工格栅的加筋作用主要取决于堆石颗粒与格栅之间的嵌锁作用。当堆石材料中小于格栅网孔尺寸的粗粒含量较高时,嵌锁作用显著,界面抗剪强度增大。反之,当堆石中大于格栅网孔尺寸的粗粒含量较高时,堆石与格栅间的嵌锁作用减弱,滑动作用增强,界面抗剪强度降低。因此,加筋系数随堆石级配最大粒径的增大而减小,随分形维数的增大而增大。此外,加筋系数随粒孔比的增大呈指数衰减,当粒孔比小于0.22时,加筋系数大于1.0,粒孔比大于0.3后,加筋系数趋于0.8。该试验结果对坝顶土工格栅加筋体结构的设计具有重要的参考价值。     

不同角度土工格栅加筋剪切特性的试验研究

研究土工合成材料与砂土之间的界面剪切特性的试验通常将土工合成材料水平放置在上下盒之间,但是在加筋体结构中,加筋土的潜在破坏面常常与加筋材料呈一定角度,因此探究加筋材料与剪切面成一定角度时的剪切界面特性有着十分重要的意义.为了探究土工格栅加筋角度对抗剪强度的影响,采用HM-5780大型直剪仪开展了一系列的土工格栅多角度加...     

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。     

土工格栅和筋碎石土的强度和变形特性

本文作才采用高压大型三轴仪对风化程度不同的两种碎石土进行了加筋与不加筋固结排水三轴试验研究，并引入了等效围压、加筋效果系数等概念，对碎石土加筋效果、加筋机理、试验围压、土料性质等因素进行了较全面的分析研究，结果表明：加筋能明显提高碎石土的强度和破坏应变，对土的破坏有延滞作有；在同一破坏应力水平下加筋碎石土试样的轴应变与侧应变都明显减小；碎石土的加筋效果随围压的增加减弱，加筋效果也与碎石颗粒的风化程度、软硬等因素有关；加筋机理可用等效围压的概念解释。     

干湿循环作用下钢-土界面剪切特性试验

为研究干湿循环作用下钢-土界面剪切特性对钢护筒嵌岩桩周土软化变形规律的影响,通过改进的室内直剪试验,设计一定含水率、干密度、级配的初始试样,进行了初始状态和4次干湿循环共5组工况的试验,依次在50 k Pa、100 k Pa、150 k Pa和200 k Pa这4种法向应力条件下进行钢-土界面和土体本身的剪切试验。试验结果表明:干湿循环对土体本身的影响大于对钢土界面抗剪强度的影响;钢-土界面剪切过程中应力-应变关系呈弹塑性变化,没有出现应变软化现象;钢-土界面和土体本身摩擦角变化不大,而黏结力呈先增大后减小的变化趋势。     

复合土工膜-垫层材料界面摩擦特性试验研究

复合土工膜防渗结构界面摩擦特性对工程的安全稳定性至关重要。为探寻复合土工膜-垫层界面摩擦特性,进行了室内直剪摩擦试验、斜板试验、室内拖板试验及现场原位试验,并统计分析一布一膜、二布一膜与砂浆垫层及砂砾石垫层的界面摩擦性能。结果表明：对于不同垫层材料,砂砾石垫层界面摩擦特性较优,比砂浆界面的摩擦角和凝聚力分别大5.0°和4.2 kPa;对不同类型的复合土工膜,二布一膜比一布一膜的界面摩擦角和凝聚力分别大3.4°和1.2 kPa;在不同试验中,直剪摩擦试验与斜板试验结果相近,与拖板试验相比摩擦角偏小约30%,凝聚力偏低约4～6 kPa;拖板试验结果与原位试验相近。因此,在防渗结构的设计中,垫层宜采用散粒体材料,复合土工膜宜选用二布一膜,并以拖板试验结果进行评定。     

土岩接触复杂地层中接触面力学性质研究

为了探讨在土、岩地层中隧道工程施工引起的塌方问题,以宝天高速公路隧道工程为例,通过室内常规土的物理力学性质指标测试,土、岩接触面直剪试验,研究了土、岩接触地层中接触面的力学性质,得到不同含水率、不同固结压力下土、岩接触面的抗剪强度参数。研究表明:①土、岩接触面中岩侧具有一定阻渗作用;②随着含水率的增大,土、岩接触面的粘聚强度减小,而摩擦强度变化较小。     

第八届中国土工合成材料会议论文：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,以形成具备立体加筋效果的带加强节点土工格栅。通过一系列的室内拉拔试验,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。     

土工格栅横肋在加筋作用中贡献的试验研究

土工格栅对土的加固机理在于格栅与土的相互作用, 其中, 格栅横肋所起的作用十分重要。借助于室内中型拉拔试验, 分析了单向土工格栅和双向土工格栅横肋的受力特点。试验结果表明:横肋在土工格栅拔出过程中提供超过30%的摩擦阻力;去掉土工格栅的横肋后, 界面摩擦因数和黏聚力都产生了较大幅度的降低;试验过程中所测出来的拉拔力中仍然有一部分是由于格栅横肋作用所产生的力, 最终计算结果要小于格栅横肋实际发挥时的结果。     

土—根界面行为对单根吸水的影响

本文主要讨论了冬小麦根尖在土壤水分胁迫下发生收缩，产生土根空气界面（ψｓ≤－０１ＭＰａ），从而影响土壤根系的水分动力学性质．试验观测到的最小根直径为初始根直径的５２％（ψｓ＝－１１ＭＰａ）．土根界面厚度随根直径的减小而增大，最大厚度为０１１７ｍｍ．土壤充分供水（０—－０１３ＭＰａ），根径向导度最小，是根吸水的限制因素；土壤水分胁迫（－０１２—－１０５ＭＰａ），土根界面导度最小，变为根吸水的限制因素；土壤严重干旱（＜－１０５ＭＰａ），土壤导度最小，土壤水分不足限制了根吸水．     

土体加固对筒型基础承载特性的影响研究

为正确评估软体地基加固对提高筒型基础承载力的影响,建立考虑土体渗流~应力耦合效应的三维数值模型,模拟了筒顶负压抽水的土体加固过程,分析了筒内土体加固对筒型基础承载特性的影响。研究结果表明:在负压加固作用2.5 d后,筒顶沉降趋于平缓,孔隙负压扩散范围广,筒内土孔隙比下降幅度大,加固效果较好。此时,筒土之间接触更为紧密,极端荷载下筒顶脱开率大幅下降。在单一加载情况下,土体加固提高竖向设计承载力42.6%,水平设计承载力129.2%,抗弯设计承载力69.6%,竖向极限承载力4.4%,水平极限承载力61.3%,以及抗弯极限承载力99.1%。在复合加载情况下,土体加固前后V~M、V~H、V~H~M包络线存在一定的差异,未加固土体筒基的包络曲线分布在加固后的筒基外侧。通过试验数据对计算模型进行验证,吻合良好。这意味着现有的筒型基础设计仍有较大的优化空间。     

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。     

循环荷载下纤维加筋土与结构界面切特性研究

目前对于纤维加筋土体与结构界面的循环弱化影响规律尚需进一步研究。为此,针对循环剪切荷载下加筋结构力学特性变化规律,使用自主研发的大尺度恒刚度界面剪切仪,开展了纤维加筋土与结构界面在循环荷载作用下的力学特性试验研究。研究发现,界面剪应力、法向应力与剪切位移关系曲线分别呈"滞回环"和"碟"状发展,随循环次数的增加衰减速率逐渐减小,且峰值均出现在最大位移处。应力路径曲线呈"蝴蝶环"状发展,加入砂的土样界面摩擦角偏大。此外,由于纤维对土颗粒的约束作用,加筋土体的循环弱化程度小于非加筋土体。通过研究循环荷载下纤维加筋土与结构界面剪切特性,揭示了循环荷载作用下界面受力变形的规律和机理,为实际工程的应用提供参考。     

钢-土界面剪切规律时效性室内试验研究

钢-土界面时效性对研究钢护筒嵌岩桩的承载力具有重要意义。在总结前人研究成果的基础上,通过改进室内直剪试验,研究预压时间对钢-土接触界面剪切特性的影响。试验设计预压时间分别为0,1,2,4,6,17,24和48 h,探索不同预压条件下得到的钢-土界面在不同法向应力条件下受剪时的应力应变关系。通过引入摩尔-库伦准则,分析了剪应力与水平位移的关系、抗剪强度等随界面预压时间的变化,发现剪应力随水平位移的增加而增大并趋于稳定;随着预压时间的增加,摩擦角、黏聚力呈增大趋势,并在一定时间后趋于稳定;钢-土界面剪切的极限强度不仅与界面上的法向应力有关,还与界面预压的时间有关,极限剪应力随预压时间的增加有较明显的增长,当法向应力较小时界面极限剪应力的时效性越明显。