垃圾填埋场土工合成材料界面摩擦特性的拉拔试验研究

土工合成材料与填料的界面特性是决定垃圾填埋场中衬垫系统与土工合成材料受力特性的重要因素。选择3种不同种类的土工合成材料,用砂土和黏土为填料,通过拉拔试验研究土工合成材料的界面特性。试验结果表明:界面的峰值剪切强度与峰值位移随着法向应力的增加而增加;土工合成材料与黏土之间的摩擦角较大;填料为砂土时,无纺布与填料间的摩擦角最大,EPDM次之,HDPE最小;当HDPE上下都铺无纺布时,界面的摩擦系数最小。     

垃圾填埋场多层复合衬垫的破坏面特征

多层土工合成材料复合衬垫的极限破坏面特性是垃圾填埋场稳定分析的重要问题,单一固定破坏面的观点已经被广泛接受。在多层土工合成材料复合衬垫的整体叠环式单剪试验后发现极限破坏界面并非单一固定,而是随着法向应力的变化发生由一个界面向另一界面转移,且在一定的法向应力范围内还可能同时出现两个具有相同剪切强度的极限破坏界面;多层土工合成材料复合衬垫中各层的剪切应力–位移曲线是硬化型的,衬垫系统的剪切强度总是低于极限破坏界面的剪切强度。试验结果表明,叠环式单剪仪能更正确和合理地模拟填埋场中的多层复合衬垫在加载过程中的实际剪切变形情况和复合衬垫中材料间的相互作用,从而能更好地揭示多层复合衬垫系统的整体剪切特性。     

土工合成材料与土界面作用特性的研究

土工合成材料加筋土工程中 ,土工合成材料与填料的界面作用特性是最关键的技术指标 ,因此利用直剪试验和拉拔试验研究土工合成材料与填料的界面作用特性是非常必要的。本文以 5种不同种类的国产土工合成材料为加筋材料 ,以砂和石灰粉煤灰为填料 ,通过直剪试验和拉拔试验比较各种国产土工合成材料与填料的界面作用特性 ,得到一些有益的结论 ,可指导土工合成材料的优选和研究加筋机理。     

土与土工合成材料界面特性试验方法分析

土与土工合成材料接触面摩擦特性的试验研究有利于弄清土与土工合成材料之间相互作用机理，同时为土工合成材料工程应用提供设计参数。本文分析总结了近几年来关于土与土工合成材料界面特性研究中的四种试验方法(直剪试验、拉拔试验、斜板试验和扭剪试验)的试验设备、试验原理以及各种试验方法的特点，并简述了研究中的一些热点问题。在本文最后对进一步的研究提出了建议。     

土工合成材料与稻壳灰土界面特性研究

针对垃圾填埋场中黏土-土工膜界面抗剪强度低的特性,对黏土掺杂不同质量分数的稻壳灰,以提高其界面抗剪强度。利用大型直剪设备,对黏土-土工膜、不同质量分数稻壳灰混合黏土-土工膜进行界面抗剪强度试验。重点分析不同质量分数稻壳灰混合黏土-土工膜界面的剪切应力-剪切位移曲线、抗剪强度、抗剪强度摩擦系数等,然后对模型适用性进行分析,比较双曲线模型和指数模型。结果表明:1)掺入稻壳灰能明显增大界面抗剪强度,掺入质量分数为15%的稻壳灰时效果最佳,此时摩擦角和黏聚力分别提高了29.5%和109.3%;2)指数模型拟合效果明显优于双曲线模型,更能反映实际情况。     

土工合成材料加筋的试验研究

以 6种不同种类的国产土工合成材料为加筋材料 ,即针刺无纺土工织物、涤纶纤维经编土工格栅、玻璃纤维土工格栅、单向塑料拉伸土工格栅、双向塑料拉伸土工格栅和土工网 ,进行三轴试验比较各种土工合成材料对砂的加筋效果 ;进行直剪试验和拉拔试验比较各种土工合成材料与填料 (砂和石灰粉煤灰 )的界面作用特性 ,得到一些有益的结论 ,可指导土工合成材料的优选和研究土工合成材料的加筋机理。     

冻融循环条件下GCL防渗垫与宽级配砾质土接触面抗剪强度试验研究

季节性冻土区垃圾填埋场封场复合防渗系统会受到冻融环境的影响。在冻融循环条件下,作为复合防渗系统保护层的宽级配砾石土与GCL(土工合成材料膨润土垫)接触面的抗剪强度性状至关重要。文中采用直剪仪测定了经室内不同冻融循环作用的复合防渗系统的防渗垫GCL与宽级配砾石土(保护层)之间的抗剪强度,分析了二者接触面抗剪强度与冻融循环次数的关系及其变化规律。试验结果表明,宽级配砾质土与GCL接触面的抗剪强度随冻融循环次数的增加而减小;相同冻融温度条件下,GCL质量含水率对接触面的抗剪强度的影响比较显著,接触面的抗剪强度随GCL质量含水率的增大而减小;随着冻融循环次数增加,接触面的粘聚力逐渐下降,内摩擦角有减小趋势,但降幅较小;宽级配砾质土与GCL接触面强度大于粘土与GCL接触面强度。     

砂土颗粒级配对筋土界面抗剪特性的影响

为了研究砂土与土工合成材料相互作用时筋土界面的抗剪强度以及剪胀特性,采用3种不同级配的砂土分别与土工格栅和土工织物进行室内大型直剪试验,研究不同颗粒级配、密实度、筋材种类以及竖向应力对界面剪切特性的影响,并对界面剪胀系数进行分析。试验结果表明：粗砂和细砂与筋材的界面剪切强度要明显大于粗细混合砂;松砂剪切过程中只有剪缩效应的存在,但密实砂土呈现出明显的剪胀过程;当竖向应力较大时,筋土界面达到峰值剪切强度所需的剪切位移比低应力时大;粗砂与土工格栅作用时达到峰值剪切强度所需的剪切位移比与土工织物作用时大,而细砂则相反。     

密实度不同时格栅–砂土界面循环剪切及其后直剪特性

为研究密实度不同时格栅–砂土界面在经历循环剪切及其后的表现,采用大型直剪仪进行了一系列大型单调直剪试验、循环直剪试验和循环后单调直剪试验。并将单调直剪试验与循环后单调直剪试验的结果进行对比分析。结果表明:单调直剪试验中,随着砂土密实度的增加筋土界面抗剪强度增加,剪切体胀现象变的明显;格栅–密砂界面发生循环剪切软化现象,土样在循环剪切过程当中整体上发生剪缩,且砂土密实度越大经历相同循环次数时的剪缩量越小;循环后单调直剪试验中,3种砂土密实度界面抗剪强度发展曲线都为软化型,在直剪过程中都发生自始至终的剪胀;遭受循环剪切后密砂–格栅界面抗剪强度发生了退化。     

不同土工合成材料下新型加筋土界面特性

土工合成材料对加筋土结构的界面直剪特性具有重要的影响。通过一系列大型直剪试验对不同筋材下的Sandwich型加筋土筋土界面的直剪特性进行研究,研究不同竖向应力下不同种类加筋材料对Sandwich型加筋土界面直剪特性的影响。试验结果表明:土工格栅的加筋效果最佳,两种格栅的加筋界面抗剪强度明显高于土工织物;随着竖向应力的增加,筋土界面抗剪强度提高。结合理论分析,对不同的土工格栅进行直剪试验,得出土工格栅横、纵肋对界面剪切强度的提高值分别为15.3%和4.1%。     

加肋土工膜表面形态与界面剪切强度相关性研究

为了研究加肋土工膜表面形态对加肋土工膜与土工布界面剪切强度的影响,基于分形几何理论,采用立方体覆盖法得到不同加肋形式土工膜的表面分维数D。在原有直剪试验结果的基础上,对不同加肋土工膜分形维数D与界面剪切强度进行分析,经研究表明加肋土工膜与土工布界面抗剪强度随着分形维数D的增加而加强,因此可以运用分形维数来评测加肋土工膜与土工布的界面剪切强度。通过添加吻合度系数JMC以及经验系数η对JRC-JCS模型进行修正,代入加肋土工膜与土工布直剪试验结果中反算得加肋土工膜表面粗糙度系数JRC与分形维数D的定量关系,在此基础上得到加肋土工膜与土工布界面抗剪强度的经验估算关系式。最后,采用加肋土工膜与土工布界面剪切强度的经验估算关系式估算界面剪切强度,并将经验公式估算值和直剪试验实测值进行对比,结果表明:计算结果和试验结果吻合良好,所推导的计算公式计算精度和可靠性能满足工程估算的要求。     

土工膜/GCL界面剪切强度特性的试验研究

土工复合膨润土垫(GCL)是一种新型复合材料,其良好的防渗隔气功能以及抗张拉的能力使其与HDPE土工膜(GM)的联合使用在填埋场具有广泛的应用前景,但GM/GCL界面较低的剪切强度易导致填埋场衬垫系统等失稳。利用大尺寸界面直剪仪进行三种不同土工膜与GCL界面的剪切试验,重点研究GCL不同加载水化顺序对膨润土挤出及界面强度的影响。试验结果表明:干燥状态下,粗糙土工膜/GCL界面的峰值强度较大于光滑土工膜/GCL界面的峰值强度,但粗糙土工膜/GCL界面表现出强烈的应变软化特性,其残余强度接近于光滑土工膜/GCL界面的强度;不同加载水化顺序是影响膨润土挤出的重要因素,并严重影响界面剪切强度;膨润土挤出造成粗糙土工膜/GCL界面的峰值摩擦角降低3.5°,大位移摩擦角降低7.6°,接近光滑土工膜/GCL界面的摩擦角。     

不同土工格栅的筋土界面摩擦特性研究

土工格栅与土的界面作用特征直接影响加筋高填方路堤的安全与稳定性。以河北省邢汾高速公路加筋高填方路堤工程为背景．通过室内直剪试验．分析不同类型的土工格栅在砂土中的界面摩擦特性作用。试验表明随着上覆荷栽的增加,土工格栅与砂土的摩擦特性加强。双向土工格栅与砂土之间的界面凝聚力要高于单向土工格栅．而其界面摩擦系数相差不大。通过对格栅界面特性的研究．给土工合成材料的生产建设性的意见并为实际工程选用格栅材料提供参考。     

废旧轮胎胶粉–黏土混合土的强度性质

废旧轮胎胶粉用于填埋场衬垫材料改性,有望提高衬垫系统的有效性并扩展废旧轮胎的资源化利用途径。开展废旧轮胎胶粉–黏土混合土的内部强度和界面强度试验,探讨胶粉特征对混合土强度性质的影响规律。研究表明,随着胶粉掺入比的增加,混合土抗剪强度有所增大,无侧限抗压强度满足规范要求。当掺入比为15%,土工膜/混合土界面强度高于土工膜/高岭土,但400 k Pa压力下表现出软化特征,残余强度低于土工膜/高岭土界面;与GCL/高岭土界面相比,GCL/混合土界面强度在法向应力较小时略小,但在法向应力较大时显著增大;界面强度小于土的内部抗剪强度。总体来看,12和30目胶粉对混合土强度的影响没有显著差异,高岭土中掺入废旧轮胎胶粉不会对内部强度和界面强度产生不利影响。     

土工合成材料加筋非饱和土界面作用特性研究

通过室内拉拔、摩擦试验研究绵阳非饱和土与不同土工合成材料间的界面相互作用特性及加筋效果试验,得出了三种土工合成材料在各级荷载作用下的应力-应变关系曲线;分析了曲线特征及土工合成材料与土体界面的相互作用特性,其结论为今后土工合成材料在绵阳地区的工程应用提供了理论参考依据。     

土工膜/土工织物界面大型斜坡模型试验研究

复合衬垫系统广泛应用于垃圾卫生填埋场,是防止渗沥液污染物渗漏扩散的重要屏障。在垃圾重力及沉降作用下易造成斜坡上复合衬垫系统拉伸破坏或沿其界面产生滑移而失稳。目前,由于缺乏对复合衬垫系统内部剪力传递机理的认识,仍难完全解决以上两大岩土工程问题。因此,设计并采用复合衬垫系统大型斜坡模型试验装置开展了其内部剪力传递机理的研究。该装置通过砂袋加载模拟填埋过程,采用手拉葫芦为核心的滑移控制系统再现了土工膜/土工织物界面的渐进累积破坏过程。试验结果表明：当外部剪力小于峰值强度时,界面不会进入残余状态,上覆的土工合成材料锚固端的拉力也非常小;但当外部剪力超过界面峰值强度时,界面就会逐渐进入残余状态,并最终达到残余强度。同时,薄弱界面上覆的土工合成材料锚固端的拉力也显著增加,严重时甚至被完全拉断。     

土工合成材料与风积砂的摩擦特性研究

以拉拔试验测定土工合成材料与风积砂的界面摩擦特性。根据试验结果分析风积砂与土工合成材料在接触面上粘聚力和内摩擦角的变化，得出不同种类的土工合成材料对填料产生的影响。     

非水反应高聚物与土工材料的界面剪切特性

基于单调直剪试验,研究了竖向应力、剪切速率对非水反应类高聚物-土工布界面及高聚物-砂土界面的剪切应力、剪切位移、抗剪强度和剪切模量等剪切特性的影响.结果表明:在给定竖向应力和剪切速率下,随着剪切位移的增加,高聚物-土工布界面、高聚物-砂土界面均表现出剪切软化的特性;竖向应力对高聚物-土工布界面抗剪强度及剪切模量的影响显...     

不同剪切速率下格栅–土界面循环剪切及其后直剪特性

 为了研究剪切速率对砂土与土工格栅界面剪切特性的影响,采用室内大型直剪仪对土工格栅加筋砂土试样分别进行不同剪切速率下的单调直剪试验、循环直剪试验,并在循环直剪试验结束后接着对试样进行单调直剪试验,研究了剪切速率对筋土界面剪切应力、剪切体变的影响,对比分析不同剪切速率下单调直剪试验的结果与经受过循环剪切后的单调直剪试验结果的差异。试验表明：剪切速率对单调直剪条件下筋土界面的剪切特性影响不大;循环剪切过程中,低剪切速率和高剪切速率下分别发生循环剪切软化和循环剪切硬化现象;剪切速率对循环剪切后的筋土界面直剪特性影响较明显,受循环剪切后筋土界面的抗剪强度比不受循环剪切作用的要低。     

坝坡内置光纤土工膜的膜–土界面亲和性试验分析

光纤土工膜是具有破损定位功能的新型防渗材料。为了研究红土大坝中的光纤土工膜对坝坡稳定的影响,进行剪切强度试验和可调斜坡模型的抗滑试验,获得各种工况组合下膜–土界面的黏聚力、内摩擦角、滑动坡比、摩擦系数等数据。与纯粹红土组、红土内置复合土工膜组的数据进行比对分析,结果表明:光纤土工膜与红土的亲和性足以满足抗剪要求;光纤土工膜作为防渗体嵌入坝坡,在实际工程条件下的抗滑安全性能不低于传统土工膜,能够满足规范要求。