土工格室填料类型对其加固性能的影响研究

以室内承载板试验为依据建立数值分析模型，研究黏性土为土工格室填料的适用性。通过计算砂土换填这一工况，揭示了土工格室加固路基中(砂土是格室填料)土工格室和砂土的贡献占比。结果表明，采用与路基填料一致的黏性土作为土工格室填料时，从路基承载力和竖向变形的角度分析，土工格室的加固效果微弱，而采用砂性土作为土工格室填料，加固性能提升明显。此外，土工格室对路基的加固效果和变形有着很大的关系，只有发生足够大的侧向变形时，土工格室的侧限效应才能够得到充分的发挥。     

土工格室规格对加筋土剪切性能的影响

土工格室加筋结构由于抗震性好、施工简便、造价低廉,而广泛应用于公路、铁路等交通基础设施中。目前土工格室加筋结构中仅考虑了土工格室的抗拉强度,而未考虑土工格室规格的影响,使土工格室的选用主要依靠工程经验。通过对5种不同规格土工格室开展室内直剪试验,研究了条带高度、结点间距及法向应力对土工格室–砾砂剪切力学特性的影响,通过引入加筋强度系数评价了不同法向应力、土工格室规格的加筋效果,最后分析了土工格室规格对剪切强度参数的影响。试验结果表明：不同规格土工格室均可有效提高加筋结构的抗剪强度,其中抗剪强度随条带高度的增大、结点间距的减小而增大,同时条带高度对剪切强度的贡献约是结点间距的1.8倍。土工格室加筋砾砂的抗剪强度随法向应力增大而增大,但其加筋强度系数随法向应力的增大而减小。50kPa作用下,条带高度对加筋强度系数的增幅在12.57%以上,而结点间距对加筋强度系数的增幅却不足3.80%。土工格室加筋可显著提高填料的黏聚力,其中条带高度对黏聚力的提高尤为显著,增幅约为25%,而对内摩擦角提高相对较少,增量最大为5.11°。试验结果可为土工格室在实际工程中的应用和理论研究提供实验基础。     

土工格栅加筋砂土复合体极限承载能力分析

土工合成材料加筋土桥台可以有效减小桥梁与路基之间的差异沉降,避免“桥头跳车”现象的发生。为了计算土工合成材料加筋土复合体在设计中承受荷载的安全冗余度,对其极限承载能力进行了分析。首先讨论了评价加筋土复合体极限承载能力的计算公式,并提出了该公式是否适用于评价加筋细颗粒土复合体承载性能的问题。然后在平面应变的条件下,进行了5组土工格栅加筋砂土模型试验和1组无加筋模型试验,考虑了加筋间距和筋材强度对加筋砂土复合体极限承载能力的影响,并将试验结果与公式的计算结果进行对比,发现该公式低估了加筋砂土的承载能力。基于莫尔库仑破坏准则,并假定加筋土的破坏面符合朗肯破坏面,提出了预测加筋砂土极限承载能力的分析模型,并将模型的计算值与试验值进行对比,发现两者基本吻合。     

条形荷载下土工格室加筋砂土路堤模型试验研究

为了探讨不同土工格室加筋方式对路堤应力变形特性和不均匀沉降的控制效果,分别对纯砂路堤边坡和土工格室加筋路堤进行多组模型试验,研究了土工格室焊距、埋深、加筋层数以及压实度对路堤承载力特性和变形特性的影响,同时结合土工格室材料应变的变化规律和加筋路堤的坡面变形状态分析了土工格室加筋路堤的破坏模式。试验结果表明:格室加筋效果随着焊距、加筋深度的减小而增加,随着压实度、加筋层数的增加而增加;土工格室加筋路堤承载力是纯砂的2.5倍左右,提高了路堤的极限承载力,减小了路堤沉降,并且土工格室加筋路堤坡面侧向位移比纯砂路堤减小了75%。     

高填方加筋新旧路堤现场试验与数值模拟分析

 结合山区高速公路拓宽工程,对土工格室处治高填方新旧路堤进行现场试验,分析加宽高填方路堤侧向位移、沉降及土压力变化规律,研究格室处治效果。在现场试验的基础上,采用三维薄膜单元模拟土工格室的立体加筋性能,建立三维弹塑性模型,分析土工格室受力特点,通过对相关参数的敏感性分析,揭示高填方加宽路堤的变形规律。结果表明,采用三维薄膜单元,能较好地反映土工格室处治现场高填方新旧路堤的规律。与现场试验相比,利用数值试验不仅能得到现场的加筋效果,而且还能通过分析筋材与填料参数的变化和筋材铺设间距来研究格室处治高填方路堤的规律,从而可进一步探讨格室加筋的机制。高填方路堤在加宽路基自重荷载作用下沉降主要集中在加宽路堤的中上部,侧向位移从路基顶面到底部依次逐渐减少。土工格室所在层位起到扩散荷载、减少侧向变形和不均匀沉降的作用。填料与筋材模量愈高,加筋间距愈小,加筋效果愈好,较为合理的铺设间距为2～3 m。该研究成果对高填方路堤加筋处理和新旧路基结合部处理均有借鉴意义。     

加筋风砂土抗拔试验研究(I)--基本性质和扩展基础抗拔模型试验

在典型沙漠地区进行了调研和现场采取土样,对风砂土样的基本性质进行了试验研究,研究了土工格栅与风砂土的摩擦特性,提出了土工格栅改良加固沙漠地区风砂土力学性能的方法.通过室内模型试验,研究了在上拔荷载作用下加筋风砂土地基扩展基础的力学性能,包括应力、位移、变形、破坏机理和承载能力的研究.     

加筋风砂土抗拔试验研究（Ⅰ）——基本性质和扩展基础抗拔模型试验

在典型沙漠地区进行了调研和现场采取土样，对风砂土样的基本性质进行了试验研究，研究了土工格栅与风砂土的摩擦特性，提出了土工格栅改良加固沙漠地区风砂土力学性能的方法。通过室内模型试验，研究了在上拔荷载作用下加筋风砂土地基扩展基础的力学性能，包括应力、位移、变形、破坏机理和承载能力的研究。     

土工格室加筋砂土地基沉降试验研究

土工合成材料可以有效提高地基的承载力与减小地基的表面沉降差异。在静荷载作用下,采用室内模型试验方法对纯砂地基和土工格室加筋地基的地基承载力和沉降情况进行了对比分析,研究了格室埋深、格室高度及筋材层数对距离基础不同远近处地基沉降的影响。研究结果表明,在荷载较小时,土工格室加筋地基作用效果相近;在荷载较大时,土工格室加筋效果提高显著;土工格室加筋地基不仅有效控制了基础沉降,而且减小了基础附近地基的沉降差异;筋材调节地基不均匀沉降的加筋效果随筋材埋深减小、筋材层数增加、格室高度增加而有不同程度的提高。     

单个高强土工格室作用机理的有限元分析

建立了方形基础下单个高强土工格室加筋地基和未加筋地基的有限元模型,通过对比分析未加筋地基和单个高强土工格室加筋地基中的水平位移分布、水平压力分布、格室–土界面的相互作用以及格室壁上的压力和摩擦力分布等,研究了单个高强土工格室对土体的作用机理。发现高强土工格室中除了对土体有侧壁的摩擦作用外,还对其内部的砂土有较大环箍作用,在这两个主要作用之下,高强土工格室能有效地限制其内砂土的水平向运动,阻隔砂土间内力的传递,进而提高地基的承载力。     

加筋风砂土抗拔试验研究(II)——抗拔载荷能力计算分析

通过对典型沙地土样的分析试验和室内模型试验,对未加筋风砂土和土工格栅的15种不同加筋条件下风砂土地基扩展基础的上拔承载性能进行了试验研究.根据试验结果,确定了加筋风砂土地基扩展基础承受上拔荷载的计算模式和理论计算公式.研究了分别由风砂土和土工格栅引起的上拔承载能力,按计算值和实测值分项进行了对比分析,提出了有效的土工格栅加筋形式,即平铺一层和二层土工格栅.提出了进一步需要研究的"锚固长度"问题.     

Bearing capacity of circular footing on geocell–sand mattress overlying clay bed with void

The potential benefits of providing geocell reinforced sand mattress over clay subgrade with void have been investigated through a series of laboratory scale model tests. The parameters varied in the test programme include, thickness of unreinforced sand layer above clay bed, width and height of geocell mattress, relative density of the sand fill in the geocells, and influence of an additional layer of planar geogrid placed at the base of the geocell mattress. The test results indicate that substantial improvement in performance can be obtained with the provision of geocell mattress, of adequate size, over the clay subgrade with void. In order to have beneficial effect, the geocell mattress must spread beyond the void at least a distance equal to the diameter of the void. The influence of the void over the performance of the footing reduces for height of geocell mattress greater than 1.8 times the diameter of the footing. Better improvement in performance is obtained for geocells filled with dense soil.     

强夯地基静载荷试验分析

论述和探讨了静载荷试验及强夯法的相关原理和影响因素,并通过强夯地基的静载荷试验,对地基的承载力进行了评价。     

强夯法处理沙漠地基的载荷试验尺寸效应研究

本文依托实际工程,通过在强夯法处理的沙漠地基上所进行的不同尺寸承压板的平板栽荷试验,开展了该类场地地基承载力的尺寸效应研究,发现了此类场地地基承载力特征值随承压板尺寸变化而变化的基本规律.依据实验研究成果,提出了平板栽荷试验承压板大小的选择原则,并给出了采用不同宽度承压板进行载荷试验时地基承载力特征值的修正系数.     

强夯法处理湿陷性黄土地基评价

 通过强夯法处理湿陷性黄土后的现场静载荷试验与静力触探原位测试数据对比分析,得到强夯地基承载力特征值fak与静力触探锥尖阻力最小平均值qc的关系式。在此基础上,依据设计要求建立采用静力触探法定量评价强夯地基承载力的方法和标准,利用静力触探原位测试数据对该强夯地基承载力进行定量评价,发现强夯地基软弱层并确定软弱层区的分布范围。采用探井取土样及土工试验对该强夯地基湿陷性进行定量评价,并发现2个探井中地基土剩余湿陷量较大;分析软弱层的成因并采取石灰砂桩等补强处理措施,消除强夯地基隐患。采用静力触探法,依据承载力标准较精确地划分强夯有效加固深度和影响深度;采用土工试验法,按照消除湿陷性标准确定强夯有效加固深度,发现两者确定的强夯有效加固深度存在差异。     

Investigation of factors influencing behavior of single geocell-reinforced bases under static loading

Geocell, one type of geosynthetics manufactured in the form of three-dimensional interconnected cells, can be used as a reinforcement to improve the behavior of base courses by providing lateral confinement to increase their stiffness and strength and reduce surface permanent-deformation. However, the use of geocells for base reinforcement is hindered by the existing gap between applications and theories. This study experimentally investigated the factors influencing the behavior (stiffness and bearing capacity) of single geocell-reinforced bases including shape, type, embedment, height of geocells, and quality of infill materials. Three of the four types of geocells investigated in this study were made of novel polymeric alloys using a new manufacturing technology. Repeatability and potential scale effects on test results were examined. The test results showed that the geocell placed in a circular shape had a higher stiffness and bearing capacity than that placed in an elliptical shape. The performance of the geocell-reinforced base depended on the elastic modulus of the geocell sheet. The unconfined geocell had a lower stiffness but a higher ultimate load capacity than the confined geocell. The benefit of the geocell was minimized when the infill material, quarry waste with apparent cohesion, was used as compared with the Kansas River sand without apparent cohesion. The single geocell-reinforced base had a lower stiffness and bearing capacity than the multiple geocell-reinforced base.     

不同高度土工格室整治基床下沉病害的试验研究

采用 0 .10 ,0 .15和 0 .2 0m高的土工格室进行整治铁路基床下沉病害的试验。从列车荷载作用下基床土动应力的实测数据 ,分析了不同高度土工格室的轨下动应力衰减差异及设计所需的换填厚度。分析表明 ,采用的格室高度愈高 ,轨下动应力衰减愈明显 ,所需换填厚度愈小     

利比亚Sidi Alsaeh地区风积砂土地基处理

利比亚Sidi Alsaeh地区大面积风积砂丘地基的场地条件、地基状况、强夯加固、效果检验等方面的研究和工程实践表明,在大面积风积砂丘地基采用强夯加固处理是可行的;由于场地平整后的地基承载力差异较大,为满足承载力、沉降控制及地基均匀性要求,采用统一的高夯击能和夯击次数效果不显著,对不同工况地基宜选用不同的强夯处理参数;SidiAlsaeh地区风积砂场地地基承载力与标准贯入击数之间符合趋势性统计关系,缺乏严格对应关系,效果检验应选用标准贯入试验与静载试验对照进行。     

风积沙路基施工方法探讨

通过风积沙地区路基施工实践,介绍了西北沙漠干旱地区风积沙填筑路基干压法的施工工艺,指出利用风积沙作为路基填料解决了沙漠地区无路基填料及缺水的难题,经济效益和社会效益显著。     

Pullout tests on diagonally enhanced geocells embedded in sand to improve load-deformation response subjected to significant planar tensile loads

This paper presents pullout test results on conventional (ordinary) and diagonally enhanced geocells under surcharge pressures of 3, 13, 23 and 33 kPa. Extensive pullout tests on scaled geocells embedded in silica sand are performed to investigate the effects of improvements on load-deformation response, strength and stiffness. Conventional web-shaped geocells are having a small stiffness when subjected to planar tension attributed to deformability of webs. Therefore, conventional geocells may not function properly when subjected to tensile forces along the main plane in service. A special geocell is fabricated in this study, similar to tendoned geocells, through adding diagonal members along the induced tensile load to overcome the shortcomings of conventional geocells. The test results have shown that both the stiffness and ultimate resistance of the diagonally enhanced geocells have significantly improved with respect to the conventional ones. Afterwards, three experiments were carried out on a small-scale shallow footing resting on sand reinforced with geocells, indicating improvement in bearing capacity as well as load-settlement response of footings supported by the diagonally enhanced geocells as compared to conventional geocells.     

砂土路用动态特性试验研究

为研究砂土在重复荷载作用下的路用动态特性,开展系列动三轴试验。根据累积塑性应变随加载次数的变化规律,获得不同含水量、压实度下砂土的临界动应力。研究结果表明,砂土动态回弹模量随围压、压实度的提高而增大,随循环偏应力和含水量的增大而减小。采用偏应力和体应力为变量的动态回弹模量本构模型对试验数据进行回归分析,结果表明所选模型具有较高的决定系数,证明所选模型具有较高的合理性与可靠性,可为基于动力学的路面结构设计提供参数。为运用上述动态特性评价公路路基填料,提出基于动力特性的公路路基设计思路。