暴雨条件下自嵌式加筋挡土墙稳定性数值模拟分析

结合具体工程,对暴雨条件下自嵌式加筋挡土墙存在的变形、受力特征和稳定性进行了有限元数值模拟,并与一般气候条件下进行对比。结果表明:在暴雨条件下,墙体将产生较大的侧向变形;墙背土压力在加筋处明显增大;挡土墙内部筋材之间局部出现拉应力区,筋材断裂后拉应力区明显扩大,存在墙面倾覆的趋势。该结论在对特大暴雨后加筋挡土墙局部破坏事故的现场调查后得到了验证。     

包裹式加筋砂土边坡离心机试验研究与对比分析

利用自主设计的宏细观可视化全程拍摄系统,对包裹式加筋砂土边坡进行了离心机模型试验。研究了20g离心场下包裹式加筋砂土边坡宏观变形模式和力学性状以及筋土界面处细观作用机理和土颗粒运动规律。将离心机试验结果与1g静力模型试验结果进行了对比,分析了不同应力场下加筋边坡变形破坏的宏细观机理。研究结果表明：不同应力场下包裹式加筋砂土边坡破坏模式不同,高应力状态下界面处摩擦咬合力峰值大于筋材拉伸断裂强度,而低应力状态下界面处筋材拉伸断裂强度大于摩擦咬合力峰值。筋土界面处不同的应力状态是影响筋土界面作用方式的重要因素。该研究对进一步认识包裹式加筋砂土边坡破坏机理有积极意义。     

土工格栅加筋土体强度形成机理研究

从试验研究和理论分析两方面推导了土工格栅加筋土体的强度形成机理.研究表明:当土体致密,加筋材料与土体结合紧密,且筋材的极限抗拉强度较低时,筋材发生拉断破坏,与加筋前相比,加筋复合体的内摩擦角不变,内聚力有较大的提高;而当土体较疏松,筋材的抗拉强度较高时,筋材发生摩擦型(拔出)破坏,加筋复合体的内聚力变化不大,而内摩擦角有较大的提高.     

地震作用下加筋挡土墙内部稳定性分析

为分析地震作用下加筋挡土墙的内部稳定性,根据加筋挡土墙分层填筑、分层压实及筋带水平布置特点,基于水平条分法,选用对数螺旋滑动面,建立地震作用下加筋挡土墙内部稳定性分析方法。推导出筋带拉力和所需锚固长度计算公式;筋带所受最大拉力为线性规划最优解,借助MATALAB软件编写程序,求得筋带所受最大拉力和对应的最危险滑动面。将提出的计算方法用于一工程实例,进行了筋带拉力计算,并用有限元软件ABAQUS进行了计算对比,验证提出计算方法的合理性,表明该计算方法安全、可靠。     

土工合成材料界面特性的研究和试验验证

土工合成材料作为一种加筋（加固）材料在工程中应用越来越广泛，但加筋机制和设计理论方面的研究却落后于工程实际，从而影响加筋技术的发展。首先，简要地评述这种机制研究中重要的界面特性在国内的研究及试验情况。然后，针对上述研究中的问题，提出一种新的综合性加筋机制，将筋材的加固机制大致分为直接加筋和间接加固作用，前者是指土与筋材接触面之间以及紧邻的剪切带（界面）的加筋作用，后者是指加筋材料对周围土体的刚度、应力和应变分布以及破坏形式等的影响和加固作用。由此可知，筋材的加筋作用不仅发生在接触面和界面上，而且还发生在界面以外的土体内，使筋材周围一定范围内的土体形成“加筋土体”。简而言之，加筋的主要作用在于增强土的整体性，使土由散体变为有一定连续性的介质。若忽略这点，就会使计算成果不能反映加筋的实际效果，这正是目前普遍存在的问题。最后，通过介绍界面特性的室内和现场若干试验研究成果对其加以验证。     

土工合成材料加筋边坡稳定性分析中的模量因素

本文应用有限元分析方法模拟筋材与土的相互作用,分析了加筋边坡的稳定性,研究了加筋土中筋材的拉伸模量ER与土体弹性模量ES对边坡稳定的影响。分析表明,通过合理选择筋材拉伸模量ER和土体弹性模量ES的搭配,可以提高加筋效果,增强加筋边坡的稳定性。     

条形荷载下 H-V加筋砂土地基模型试验研究

提出了一种新的H-V立体加筋(horizontal-vertical)模式,这是一种在传统水平条带式筋条上布置竖向或空间筋材形成的组合立体形式,其显著特点是所加竖向筋材能有效地限制筋材间土体的侧向位移,在竖筋侧面产生侧阻力,而且在竖筋间将形成"土体加强区",从而有效改变加筋土的受力状况,提高土体的强度和稳定性.本文分别对水平加筋和H-V加筋两种加筋方式进行了多组的加筋地基模型试验,并将这两种加筋方式对承载力和沉降的影响进行了对比分析.试验结果表明,H-V加筋方式能明显提高地基承载力和减小地基沉降,而且其加筋效果随着竖筋高度和水平方向筋材长度的增加不断提高.在模型试验的基础上,初步分析了H-V加筋方式的作用机理.     

加筋无黏性土斜坡地基承载力模型试验研究

 采用缩尺模型试验研究加筋斜坡地基坡高范围内,不同加筋层数、不同筋带埋深对其极限承载力及破坏形态的影响。通过对比分析试验成果可获得不同加筋层数下最优筋带埋深组合及各试验地基的变形破坏资料。研究表明,在最优筋带埋深组合下,加筋斜坡地基的首层加筋间距随加筋层数的增加有减小趋势,而极限承载力随加筋层数的增加有增加趋势。根据各试验地基的p-s曲线、筋材破坏情况及变形破坏特征,可将不同加筋条件下斜坡地基的破坏形态分为加筋带之上土体破坏、加筋带层间土体破坏、加筋带之下土体破坏3类,并由此获得对应破坏类型的破坏形态图。研究成果对加筋斜坡地基极限承载力变化特性、变形特征及破坏形态的探究具有一定理论参考价值。     

带齿筋的加筋土挡墙筋条临界长度探讨

结合带齿筋H-V加筋土挡墙模型试验,在假定加筋土挡墙破裂面的位置及形状的基础上,考虑均布荷载对破裂面的影响,以楔形体的极限平衡理论为基础,推导出在黏着破坏条件下H-V加筋土挡墙筋条临界长度的表达式。探讨齿筋高度以及水平筋间距对挡墙加筋筋条临界长度的影响,提出在相同承载力下更有效的筋材配置方法。结合室内试验,解释H-V加筋土挡墙黏着破坏时的破坏机理。     

加筋挡土墙离心模型试验研究

为了更深入研究加筋挡墙的加筋机理,本文运用离心模型试验手段,对加筋挡墙的破坏形式,破坏面及不同加筋参数(包括不同加筋间距、筋材强度、加筋长度以及基础强弱等)对墙体的影响进行了离心模型试验研究.试验结果揭示了加筋挡土墙的主要破坏形式、破坏机理以及主要加筋设计参数对墙体的影响.     

Failure mechanisms governing reinforcement length of geogrid reinforced soil retaining walls

Current design practice of reinforced soil retaining walls is based on the limit equilibrium approach. The walls are designed for both external and internal stability criteria. Design reinforcement length should be such that minimum required safety factors are fulfilled for all failure modes. Most agencies require minimum reinforcement length equal to 70 percent of wall height. However, it is not always possible to have enough space behind a wall to accommodate these required reinforcement lengths due to an existing natural rock formation, man-made shoring system, or the presence of another reinforced soil retaining wall. This study was performed to investigate governing failure mode in determining the required minimum reinforcement length and also to investigate the possibility of shortening the specified minimum reinforcement lengths. Effect of different parameters involved in the design of reinforced soil retaining walls on the required minimum reinforcement length and the governing failure mode were studied. Parameters considered included wall height, surcharge, reinforcement vertical spacing, reinforced soil properties, backfill/retained soil properties, and foundation soil properties. Results indicated that both external and internal failure modes can be governing criteria in determining the required minimum reinforcement length depending on the parameters involved for a specific wall. In addition, it may be possible to use reinforcement lengths as low as almost 50 percent of the wall height, instead of 70 percent as required by many agencies around the world. This paper presents the results of parametric studies conducted, including the effect of different parameters on the required minimum reinforcement length and the governing failure criteria.     

加筋土挡墙拉筋轴向应力分布规律研究

基于剪力滞模型基本原理对加筋土挡墙筋土作用机理进行了研究。根据拉筋轴向应力是由拉筋周围土体发生剪切位移而产生,紧邻拉筋周围土体仅受剪应力作用的假定,将加筋体单元中土体分为内、外两层,建立了拉筋轴向受力平衡方程,推导出了加筋土挡墙拉筋轴向应力特解。理论分析表明,加筋土挡墙中拉筋轴向应力沿拉筋长度L呈非线性分布,且在x≤L/2时出现一个峰值;当水平拉筋沿筋长方向出现凹陷或凸起时,在该位置将产生拉力峰值。该研究成果合理解释了加筋土挡墙中拉筋轴向应力出现多个峰值以及越靠近墙底部潜在破裂面位置越接近墙面板的原因。     

Behaviour of geogrid reinforced soil retaining wall with concrete-rigid facing

Monitoring was carried out during construction of a cast-in-situ concrete-rigid facing geogrid reinforced soil retaining wall in the Gan (Zhou)-Long (Yan) railway main line of China. The monitoring included the vertical foundation pressure and lateral earth pressure of the reinforced soil wall facing, the tensile strain in the reinforcement and the horizontal deformation of the facing. The vertical foundation pressure of reinforced soil retaining wall is non-linear along the reinforcement length, and the maximum value is at the middle of the reinforcement length, moreover the value reduces gradually at top and bottom. The measured lateral earth pressure within the reinforced soil wall is non-linear along the height and the value is less than the active lateral earth pressure. The distribution of tensile strain in the geogrid reinforcements within the upper portion of the wall is single-peak value, but the distribution of tensile strain in the reinforcements within the lower portion of the wall has double-peak values. The potential failure plane within the upper portion of the wall is similar to “0.3H method”, whereas the potential failure plane within portion of the lower wall is closer to the active Rankine earth pressure theory. The position of the maximum lateral displacement of the wall face during construction is within portion of the lower wall, moreover the position of the maximum lateral displacement of the wall face post-construction is within the portion of the top wall. These monitoring results of the behaviour of the wall can be used as a reference for future study and design of geogrid reinforced soil retaining wall systems.     

不同墙趾约束条件下模块式加筋土挡墙离心模型试验

开展了墙趾正常约束、仅对模块–基座界面作光滑处理、仅对基座–地基界面作光滑处理,以及对基座–地基界面作光滑处理且将基座前方土体挖除这4组不同墙趾约束条件的模块式加筋土挡墙离心模型试验,以研究工作应力下墙趾约束条件对挡墙内部稳定性的影响。研究结果表明,墙趾约束条件对模块式加筋土挡墙内部稳定性影响显著;对模块–基座界面作光滑处理的挡墙,其底层模块沿该界面滑移,挡墙中下部的墙面水平位移和筋材应变明显增大,筋材连接力沿墙高呈三角形分布;对基座–地基界面作光滑处理的挡墙,基座前方地基土仍可给基座提供足够的墙趾约束作用,挡墙内部稳定性同墙趾正常约束情况;对于基座–地基界面作光滑处理后又将基座前方土体挖除这种模拟墙趾受到冲刷的挡墙,其基座沿该界面滑移,挡墙中下部的墙面水平位移和筋材应变显著增大,筋材连接力接近极限状态AASHTO法计算的筋材最大拉力,但挡墙仍能保持稳定;在墙趾可能受到冲刷的极端情况下,挡墙在设计上不应考虑墙趾的约束作用,而对于正常服役状态的挡墙,可采用考虑墙趾约束作用的K-刚度法进行挡墙内部稳定性的计算。     

土工格栅加筋石灰土挡墙工程特性试验研究

以河北省保（定）沧（州）高速公路模块式土工格栅加筋石灰土挡墙为工程依托,以现场原型试验为手段,系统研究了该结构工作状态下的基底竖向土压力、墙面板背部侧向土压力和土工格栅拉筋应变分布规律。试验结果表明：基底竖向土压力沿筋长近似呈梯形分布,其大小一般小于理论值,最大值发生在墙背附近,且随竣工后时间的延续有下降的趋势;实测墙背侧向土压力沿墙高呈非线性增长分布,数值小于主动土压力;实测拉筋应变沿筋长呈单峰值分布,且数值均小于0.6%。试验结果可以为类似工程的设计、研究提供参考。     

Sliding stability and lateral displacement analysis of reinforced soil retaining walls

Field observations have demonstrated that reinforced soil retaining walls generally have superior seismic performance when compared to traditional gravity retaining walls. However, current design guidelines for reinforced soil retaining walls are typically based on pseudo-static methods of analysis, which involve simplifying assumptions. For instance, the reinforced zone is usually assumed as a rigid body in external stability calculations. As a result, the influences of reinforcement arrangement and properties on the sliding stability and displacement of the wall cannot be accounted for in their design. Additionally, the soil shear strength is assumed to be constant in conventional displacement calculations using the Newmark sliding block method. In this paper, an analysis method is proposed to determine the yield acceleration and lateral displacement of reinforced soil walls that includes soil shear strength mobilization and a two-part wedge planar failure mechanism. The proposed method is validated against the results of laboratory model tests, and influences of factors such as ground acceleration coefficients, and reinforcement and backfill properties on the stability of the wall are examined.     

软土地基加筋土挡墙数值模拟及稳定性探讨

 对一软土地基加筋土挡墙建立二维数值模型,模拟其在分级堆载情况下挡墙和地基内的沉降、水平位移、土压力,以及土工格栅轴向应变的变化规律,模拟结果与现场实测结果基本吻合。采用有限元强度折减法计算的挡墙稳定性和滑裂面位置与实测情况一致,表现为深层滑动失稳。模拟和实测的各层筋材最大应变出现在距墙面4～6 m的位置,与目前土工合成材料加筋挡墙设计理论的朗肯破坏面位置不同,其原因是目前的挡墙设计理论基于刚性地基假定,未考虑地基变形对筋材应变分布及稳定性的影响。采用该数值模型探讨加长挡墙底部筋材对其稳定性的影响,得出挡墙稳定性与底部筋材加长长度和层数关系密切。得到的挡墙稳定性与筋材加长长度和层数的关系曲线,对于软土地基加筋土挡墙设计有指导意义。     

土工格栅粉煤灰挡墙加筋作用应用研究

土工格栅加筋土挡墙在土木工程中应用广泛,土工格栅的加筋作用以及筋材在挡墙设计中的计算需要进一步完善.利用FLAC3D有限元分析软件,对未设置和设置土工格栅加筋体的粉煤灰挡墙进行数值模拟分析,研究土工格栅的加筋作用对粉煤灰挡墙稳定性的影响,得到土工格栅加筋挡墙的设计参数.数值模拟结果表明:粉煤灰挡墙高度大于6m时,安全系数偏低,需要在粉煤灰挡墙中加筋来提高其安全系数,保证挡墙的稳定性.对墙高为8m的土工格栅粉煤灰加筋挡墙进行模拟分析,当增大加筋间距时,挡墙的侧向和竖向位移都增大,挡墙的最大竖向位移发生在挡墙的上部,最大侧向位移发生在挡墙中下部位;墙高为8m的土工格栅粉煤灰挡墙的合理加筋间距为0.8m.     

粘性填粘加筋土挡墙设计方法研究

对于粘性填料的加筋土挡墙的内部稳定分析,考虑其破裂面形状为园弧滑面,且筋带受力沿筋带埋置深度呈线性分布,导出了拉筋受力、筋带长度的计算公式。用该公式进行设计更符合粘性填料加筋土挡墙的实际情况,也可节约筋材。     

基于离心试验的环形加筋挡墙破坏形式试验研究

环形加筋挡墙破坏形式的研究目前还处于相对空白阶段。笔者通过2组离心模拟实验,对环形加筋挡墙的破坏形式和变形特征进行了研究,初步判定了环形加筋挡墙的破裂面形状与“0.3H”破裂面相似,呈折线形。通过对挡墙破裂面附近监测点的位移对比分析研究表明:环形加筋形式对挡墙破裂面的开展有良好的限制作用,能使墙体的侧向位移变化更加均匀;环形加筋形式对约束挡墙侧向变形的能力较竖向变形能力强。