土工格栅纵横肋的筋土承载特性分析

为研究土工格栅纵横肋与砂土的界面受力特性,进行了不同法向压力的格栅拉拔试验,分别设计了横向与纵向剪除横肋的6种拉拔试验工况,研究横肋减少对格栅受力、拉拔阻力峰值和位移及似摩擦系数的影响,并分别对比了整体剪切和刺入剪切破坏模式下的格栅拉拔阻力,揭示格栅筋土界面的相互作用机理。结果表明,随着横肋的减少,格栅拉拔阻力和似摩擦系数不断地变小;横肋沿横向减少的格栅最大拉拔阻力大于横肋沿纵向减少的最大拉拔阻力,完整横肋有助于筋土界面的加筋作用的充分发挥。理论计算格栅界面摩擦力约为18%~19%的试验拉拔阻力,而试验获得的格栅界面摩擦力与试验拉拔阻力的比值为29%~33%,横肋与土体挤压咬合产生的承载力分量占了总拉拔阻力的67%~71%,横肋极大提高了土工格栅的拉拔阻力。     

压实度对红层泥岩土中土工格栅拉拔性能影响的试验研究

通过室内拉拔试验,研究压实度对土工格栅与红层泥岩界面拉拔性状的影响,试验结果表明,土工格栅在红层泥岩中主要表现为拔出破坏。随着压实度的增大,在一定程度上提高筋土界面的峰值剪应力;在压实度一定的情况下,随着竖向应力的增加,筋土界面剪应力峰值增大,其对应的剪切位移减小。由于土与土工格栅接触面的剪胀造成该类接触面的界面剪应力峰值与竖向应力不再是线性关系。     

土工格栅拉拔特性及加筋土剪胀性试验研究

土工格栅通过筋土界面相互作用能起到很好的加筋效果,在许多工程中得到了广泛运用。拉拔试验是研究筋土界面相互作用的重要手段之一。通过室内拉拔试验,对竖向荷载、填料密实度以及试验类型对格栅拉拔力的影响规律开展研究,试验结果表明:在高密实度的填料中,随着筋-土界面位移的发展,填料的剪胀现象越明显;填料密实度小,竖向压力大时,剪胀趋势不明显;填料密实度越大,土体剪胀趋势越明显;土体的密实度将直接影响到格栅的加筋效果;对于土体的剪胀,存在一临界点,当格栅拉拔位移大于此临界点时,土体的剪胀趋势将显著发生。     

土工格栅与土相互作用的有限元分析

本文提出了土工格栅在拉拔状态下与土相互作用的有限元分析方法。土对格栅的阻力可用非线性弹簧来模拟，弹簧的非线性特性曲线可通过专门设计的小型拉拔试验槽来测定。简要介绍了威尔士大学按试行的欧洲标准研制的大型土工格栅拉拔试验设备。有限元分析结果与用该设备进行的试验结果有很好的一致性。     

新型可视土工拉拔试验仪的研发与应用

研制了一台新型可视自动采集数据的土工拉拔试验装置,可用于多种土工材料和填料作用下的拉拔试验。该装置改进了加载系统和反力系统,实现了拉拔界面的可视与数据采集的自动化,并可量测土工材料不同嵌固长度处的位移,获取土工材料变形值,探索筋土作用过程中筋材受力机理及界面土体位移变化规律。使用新研制的试验装置开展了以砾类粗粒土为填料的格栅拉拔试验,结果表明:上覆荷载增大,土中格栅的应变变小,土体与格栅的界面摩擦和嵌固作用越显著;筋土界面处土体颗粒存在平移及转动两种运动模式,且界面处土体形成稳定的位移集中带。     

土工格栅横肋与纵肋加筋机理研究

通过室内格栅横、纵肋独立拉拔试验,针对不同的法向荷载和拉拔速度,分别对土工格栅横肋与纵肋的加筋机理进行了研究.结果表明：格栅纵肋所产生的摩擦阻力在拉拔初期迅速增大,并且随着有效应力的增大呈线性增长趋势,拉拔速率对其影响并不大;格栅横肋所产生的被动阻力增长相对较缓,在达到最大值之前需要一定的筋土相对位移,并且随着有效应力和拉拔速率的增大,被动阻力变化明显,其破坏模式逐渐由冲剪破坏转为常规剪切破坏.     

季节性冻土中土工格栅加筋特性试验研究

针对东北地区典型粉质黏土,通过一系列土工格栅在冻土中的拉拔试验,重点分析了土壤含水率及冻融循环作用对土工格栅加筋性能的影响,并基于拉拔摩擦强度、表观摩擦系数、界面摩擦阻力和端承被动阻力等理论,对试验数据进行了详细分析。研究发现:含水率对土工格栅加筋效果存在明显抑制作用,含水率从20%提高至32%时,筋土界面摩擦阻力和端承被动阻力均减小60%以上。而当含水率一定时(w=24%),冻融循环作用反而提高了土工格栅的加筋效果,经历7次冻融循环后,土工格栅加筋效果增幅为30%左右,主要是横肋前端承被动阻力的提高,而筋土间界面摩擦阻力变化不大。上述试验成果可为土工格栅在冻土地区的推广应用提供一定的理论依据。     

基于影响带观测的加筋土坡稳定性分析

为了观测土工格栅加筋影响带的范围,采用特制的一侧透明的拉拔盒,共对6种不同级配的粗粒土分别完成了4种法向压力下的拉拔试验。通过预埋于土中用大头针尖制作并包裹于导线皮中的位移观测点,直接观测了土工格栅在粗粒土中拉拔引起的土粒位移,发现格栅的拉拔会带动其上一定厚度范围内的土体发生移动,这个范围称之为加筋影响带。试验发现平均粒径d_(50)0.83 mm的粗粒土中,土工格栅加筋影响带的厚度δ与试样的法向压力没有关联,主要与土粒级配有关,当d_(50)1.05 mm时,δ随d_(50)的增大有较显著的增加;而当d_(50)1.05 mm后,这种趋势明显减缓;特别是当d_(50)1.65 mm后,二者呈良好的线性递增关系。基于这一试验结果,提出了考虑加筋影响带的加筋土坡稳定性分析方法,简称影响带法。在这一方法中,认为土工格栅的加筋作用相当于增加了加筋影响带内土的黏聚力,而内摩擦角不变。从而将加筋土坡简化为成层土坡,使计算大为简化。而计算得到的加筋土坡稳定安全系数在加筋层距不大于0.6 m,且格栅抗拉强度大于20 k N/m时,与有限元强度折减法的计算结果符合良好。     

三维柔性边界构建方法及其对砾质土变形发展影响的#br# 离散元数值研究

文章基于离散元平台,开展了砾质土三轴排水试验的模拟,改进了交错式球颗粒柔性边界的构建方法和展卷式恒定水力围压的模拟方法。并针对不同砾石组构的三轴排水试验,采用颗粒流平台(PFC3D)分别建立了传统刚性边界和球颗粒柔性边界的三维离散元模型。从宏观破坏形态和微观力学性能、剪切带演化、边界处力链发展等对比研究边界模拟方法对模拟砾质土变形发展的影响。结果表明：刚性边界和柔性边界条件下,土试样破坏形态显著不同,前者呈现压塌式破坏形态,后者破坏时在试样内部形成一个非对称“X”形的条状剪切带,更接近于实际室内三轴剪切试验结果;柔性边界条件下边界处的力链分布均匀,强度均衡,而刚性边界条件下,边界处力链的演化过程中会出现明显的应力盲区和应力集中现象。结合宏微观分析可知,在离散元模拟中应采用柔性边界。     

筋土界面变形破坏模式细观试验研究

利用自制的模型试验设备,在平潭标准砂中对玻纤网布和土工格栅进行了一系列拉拔试验,应用数字照相变形量测技术,从细观角度研究土工合成材料(片状的和格栅状的)接触界面的变形模式,得出接触面的形式和厚度,还研究了土工格栅横肋作用下土体的破坏模式。接触界面区域在传统意义上并不被认为是剪切带,本文模型试验的结果表明二者在本质上是一致的。在土工格栅拉拔试验中,土工格栅的位移逐步从前部向后部发挥,出现上下两条接触面区域,其厚度在密砂和松砂拉拔试验中相当于5倍和7.5倍平均颗粒直径;在玻纤网布拉拔试验中,只出现一条接触面,其厚度为7.5倍平均颗粒直径;随着位移的增加,格栅横肋在土中的最大剪应变集中区域呈“x”形,但并不对称。本文揭示了加筋土的宏细观力学机理,研究内容、方法和主要结论可为类似的研究提供参考,并从细观机理上为接触界面的研究提供新的认识和理解。     

Effects of transverse members on geogrid pullout behavior considering rigid and flexible top boundaries

Geogrid pullout tests have been regarded as the most direct and effective way to describe the interfacial behavior between geogrid and soil. To investigate the coupled effects of geogrid transverse members and top-loading boundaries on the geogrid-soil interaction, numerical simulations of geogrid pullout tests using the Discrete Element Method (DEM) were carried out in this study. The rigid top boundary was simulated by a rigid wall, while the flexible top boundary was modeled with a string of bonded particles that could rotate and move up and down freely. The coupled effects of geogrid transverse members and top boundary conditions on the geogrid-soil interaction under pullout loads were visualized not only by the force distributions along the geogrids and in the specimens but also by the displacements of soil particles and geogrids. Additionally, the quantitative geogrid force and strain distributions along the geogrids, the lateral force distributions on the front walls, and the vertical displacements of top boundaries also showed the influence of transverse members on the geogrid pullout behavior considering the rigid and flexible top boundaries. The DEM investigation results of this study may provide helpful guidelines for regulating the geogrid pullout test apparatus and methods.     

Influence of cyclic tensile loading on pullout resistance of geogrids embedded in a compacted granular soil

This paper deals with some results of a wide experimental research carried out in order to study factors affecting cyclic and post-cyclic pullout behaviour of different geogrids embedded in a granular soil. The new test procedure developed (multistage pullout test) and the relative results are described. In particular, test results obtained using the constant rate of displacement (CRD) and the multistage pullout tests highlighted the influence of the different factors involved in the research (cyclic load amplitude and frequency, vertical confining stress, geogrid tensile stiffness and structure) both on the peak pullout resistance and on the peak apparent coefficient of friction mobilized at the interface.     

Displacement and load transfer mechanisms of geogrids under pullout condition

Reinforcing elements embedded within soil mass improve stabilization through a load transfer mechanism between the soil and the reinforcement. Geogrids are a type of geosynthetic frequently used for soil reinforcement, consisting of equally spaced longitudinal and transverse ribs. Under pullout conditions, the longitudinal ribs are responsible for tensile resistance, while transverse ribs contribute to a passive resistance. This paper describes a new analytical model capable of reproducing both load transfer and displacement mechanisms on the geogrid length, under pullout conditions. The model subdivides the geogrid into rheological units, composed by friction/adhesion and spring elements, mounted in line. Friction/adhesion elements respond to the shear component mobilized at the soil–geogrid interface. Spring elements respond to the geogrid's tensile elongation. Model parameters are obtained through tensile strength tests on geogrids and conventional direct shear tests on soil specimens. The need for instrumented pullout tests becomes therefore eliminated. Results predicted from this new model were compared to instrumented pullout test data from two types of geogrids, under various confining stress levels. The results revealed that the new model is capable of reasonably predicting load and displacement distributions along the geogrid.     

柔性与硬性地工格网在砂土与风化泥岩围压下之力学特性

地工格网（以下称格网）用於加劲土壤时，除考虑无围压下的张力行为之外，围压下之力学性质更是设计考量的重点。实际工程应用而言，基於经济考虑，期以现地土壤作为回填材料。本研究分别以拉出、围压抗张与直剪三种试验来探讨格网放土壤中之力学行为；并利用凝聚性泥岩与非凝聚性细砂作为回填材料，评估两种回填材料对加劲成效之影响。结果显示，柔性格网之肋条在拉出过程中易扭曲，造成主应力面旋转的现象，以致拉出阻抗大放硬性格网；围压下格网抗张的应力-应变行为可分为三阶段，即束制阻抗期、张力发展期与破坏期。束制阻抗期大都於3％应变内即已完成；在低围压情况拉出阻抗达20％～60％之拉出强度（相同应变），在高围压下达150％。由直接剪力试验结果可以预测：（a）格网／泥岩加劲结构-低围压时，剪力破坏面应通过格网／泥岩之界面；而高围压时，剪力破坏面应通过泥岩上体。（b）格网／细砂加劲结构-低围压与高围压下剪力破坏面应通过格网／细砂之界面。     

土工格栅控制液化土体流动变形的试验研究

液化导致的土体大变形以及侧向流动是地震引起建筑物破坏的主要原因。采用土工格栅作为主要加固材料,开展建筑物荷载作用下液化场地流动变形的振动台试验研究,考虑水平层状土工格栅、包裹状土工格栅和土工格栅+无纺布联合处理等3种加固方案对结果的影响,从超孔隙水压力发展、建筑物沉降量以及格栅应变特性等分析加固方案对液化变形的处理效果。试验表明:采用上述3种加固方案所得的相同埋深处超孔隙水压力峰值基本相等,表明土工格栅的加入基本不能改变地基的液化状态,而后期超孔隙水压力在土工格栅+无纺布联合加固方案下消散速度最快。与其它两种加固方案相比,土工格栅+无纺布联合加固方案下建筑物沉降量最小,相比未加固工况沉降量减少24%,土工格栅中间位置的应变峰值小于边缘位置的应变峰值。采用土工格栅+无纺布联合加固时,具有较大表面积的无纺布对该覆盖区域液化土体有较好的约束作用,限制了砂土颗粒的竖向移动。此外,砂土颗粒对无纺布的作用力将由土工格栅承担,这种作用力将有利于土工格栅与砂土之间的摩擦效应,进一步限制液化砂土的流动变形。     

土工格栅界面摩擦特性试验研究

土工格栅与土的界面作用特性直接影响着加筋土挡墙的安全与稳定性。因此,土工格栅与填料的界面技术指标在加筋土挡墙的设计中至关重要。本文在从试验方法、加载方式、试验箱侧壁边界效应和尺寸效应、填料厚度、压实度以及筋材夹持状况等几方面分析土工格栅界面摩擦特性影响因素基础上,进行了土工格栅在砂砾料和粘性土中的拉拔试验和直剪试验。试验结果表明:土工格栅与砂砾料接触面抗剪强度较高,而与粘土接触面抗剪强度很低;对于加筋土挡墙拉拔力较大的层位,应选用刚度大的土工格栅和砂砾料为填料。直剪摩擦试验不适合确定土工格栅接触面的抗剪强度。该试验结果对土工格栅加筋土挡土墙的设计具有重要的参考价值。