多土工格栅与土的界面摩擦特性试验研究

土工格栅是一种新型的加筋材料,目前有关土工格栅机理的研究较少,处于理论落后于工程实际的状态。通过直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验对土工格栅（包括塑料格栅和经编格栅）与粗粒土（砂砾、砂和残积土）之间的界面摩擦特性进行了研究,同时还采用有纺土工布进行了对比试验。试验结果表明,与早期普遍采用的有纺土工布加筋材料相比,无论是强度、延伸率、界面摩擦系数,土工格栅都具有明显的优点,尤以土工格栅配合碎石类填料的效果最好,它可以产生摩擦、咬合、嵌锁等综合作用。     

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。     

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。     

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。     

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...     

土-格栅界面强度参数和剪切刚度试验研究

以4种不同土工格栅和2种不同填料为试验材料, 完成了不同填料初始状态(含水率、干密度)和不同剪切速率的筋-土界面特性直剪试验, 详细分析了不同工况对界面强度参数和剪切刚度的影响。结果表明:①填料压实度的增大和剪切速率的增大会分别引起格栅-砂砾石界面抗剪强度参数的增大;②格栅-砂砾石界面的抗剪强度参数和剪切刚度明显都大于格栅-黏土界面;③格栅-黏土界面似黏聚力和内摩擦角随着填料含水率的增大而显著降低, 而且格栅-黏土界面强度参数对含水率比黏土本身更为敏感;④现行规范中对格栅-土界面摩擦因数比的推荐值为0.8是合适的, 但是总结文献发现, 拉拔试验所得到的筋-土界面强度参数都远小于直剪试验;⑤法向压力的增加、填料压实度的增加、黏土填料含水率的减小以及剪切速率的减小都会使筋土界面剪切刚度明显增大;⑥在采用的4种格栅中, 纵肋较短的单向格栅-砂砾石界面的剪切刚度最大, 其余3种格栅的筋土界面剪切刚度比较接近。     

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。     

土工织物加筋尾矿砂界面力学特性试验研究

为研究土工织物加筋尾矿砂界面力学特性,在不同的尾矿砂含水率、试验拉拔速率和竖向压强下开展一系列土工布及土工格栅的拉拔试验。比较相同条件下的土工格栅与土工布拉拔试验结果可知:土工布对细粒尾矿砂的加筋效果优于土工格栅的加筋效果,竖向压强较大时两者的拉拔力峰值差值增大;随尾矿砂含水率增加,界面剪应力峰值明显减小,界面剪应力峰值在含水率1.2%时比含水率8.4%时增加50%以上,表观黏聚力先增加后减小,在最优含水率附近时达到最大,界面摩擦角先快速减小后缓慢减小;随试验拉拔速率增加,界面剪应力峰值缓慢增加,表观黏聚力先增加后减小,界面摩擦角先减小后增加;各工况下剪应力峰值均随竖向压强的增大而增大。研究结果可为土工织物加筋尾矿坝工程设计提供参考。     

中细砂与有机玻璃界面剪切模型

为了研究试验材料与有机玻璃界面剪切特性,对中细砂-有机玻璃接触界面开展直剪试验,对比了不同法向应力下的应力-应变曲线,并以峰值强度为界限将曲线划分为峰前阶段和峰后阶段2部分,在此基础上,建立了适用于中细砂-有机玻璃界面的剪切模型,通过分析试验数据得到了模型参数,最后与实测数据进行了对比验证。结果表明:随着应变或剪切位移的增加,中细砂-有机玻璃界面上的剪切过程会表现出明显的应变软化特征,界面峰值强度和残余强度包络线可通过摩尔-库伦强度准则计算得到,对应的峰值摩擦角为28.3°,残余摩擦角为24.1°。利用研究得到的参数所构建的峰前与峰后模型能够较好地拟合实测数据,可为地质灾害物理模拟试验设计及材料接触界面剪切行为建模提供参考。     

南水北调中线工程土工格栅——膨胀岩的拉拔试验研究

针对南水北调中线工程河南新乡段膨胀岩渠段的中-弱膨胀岩,采用改造的叠环剪切试验仪进行了不同上覆荷载条件下两种土工格栅的拉拔试验,对格栅与膨胀岩的界面相互作用机理进行了初步研究,得到界面似摩擦角和似黏聚力参数,分析格栅不同埋深处界面摩阻力的分布规律,并对由于界面摩阻力作用而引起的土体附加剪应力分布进行初步的探讨.     

桩-海洋黏土界面剪切性状试验研究

桩-土界面剪切性状制约着桩基受力特性,对研究桩-土相互作用机理具有重要意义。利用改进后的直剪仪,进行海洋黏土与钢板、混凝土板的界面剪切试验,研究不同含水率、不同固结时间的海洋黏土与钢、混凝土界面的剪切应力-剪切位移关系。结果表明:界面剪切应力-剪切位移关系表现出较好的弹塑性关系,可用双曲线模型表示;随着法向应力增大、含水率减小和固结时间增长,界面峰值剪切应力增大,所需峰值剪切位移增加,峰值剪应力的增加集中在固结开始后的14 d内;界面摩擦角和界面黏聚力随含水率增加而减小,界面摩擦角受固结时间影响不大,集中在20°～23°范围内,界面黏聚力随固结时间增加而增大,且集中在固结开始后的14 d内。研究成果可为海洋桩基工程沉桩阶段阻力估算及数值模拟提供参考。     

波浪作用下饱和砂土孔压发展规律试验研究

利用空心圆柱扭剪仪和动单剪试验仪分别对饱和砂土进行了循环耦合剪切和动单剪试验,研究比较两种不同方法下,饱和砂土内部孔隙水压力发展规律及其差异。结果表明,两种孔压发展规律具有显著差异,且分别可以采用传统孔压增长模型和幂函数关系加以描述;空心扭剪试验中,双向动荷载的幅值比值λ对孔压增长具有显著影响,但对归一化孔隙水压力发展模式没有显著的影响;动单剪试验中,存在循环振次临界转换值,该值决定了孔压增加随动剪应力的变化趋势。     

细沙河流床沙中径计算公式研究

在系统回顾已有成果基础上,引入冲淤判数,通过动床河工模型试验研究了洪水冲刷过程中的床沙变化机理与规律,并基于河床自动调整作用原理建立了在全面概括影响因素的同时又能反映河床与水流依存关系的细沙河流床沙中径计算公式。黄河、西辽河等河流大量实测资料的检验结果表明:建立的公式有较强的适用性,其精度能满足工程需要。     

粉细砂水泥土力学与渗透特性试验研究

以粉细砂为主料,按不同水泥掺入比、不同外加剂配比、不同成型方式以及不同龄期等参数组合制备水泥土试样,开展大量室内试验研究。对粉细砂水泥土的强度、变形和渗透特性进行分析和探讨。研究成果表明:水泥土的抗压强度随水泥掺入比的增加而增大,两者间较符合二次抛物线关系;水泥土的抗压强度随龄期增长而增大,两者关系可用对数函数关系进行拟合;膨润土和减水剂对水泥土的强度和变形参数影响很小,但膨润土有助于降低水泥土的渗透性。总结出水泥土抗压强度与水泥掺入比、抗压强度与龄期、变形模量与龄期、变形模量与抗压强度、渗透系数与龄期等参数之间的经验关系,可为水泥土配合比设计以及参数预估提供依据。     

经编土工格栅拉伸性能测试技术研究

对现行土工格栅拉伸性能测试标准进行了系统的比较,总结了经编土工格栅拉伸性能测试中存在的问题,并进行了经编土工格栅拉伸性能试验研究,分析了初始夹具距离、拉伸速率和夹持时夹具钳口内加衬垫保护与否对拉伸性能的影响。得到的拉伸性能随初始夹具距离、拉伸速率和夹持时夹具钳口内加衬垫保护与否的变化规律,解释了拉伸性能测试中发现的问题。