吸湿条件下土工格栅加筋膨胀土边坡稳定分析

正在设计中的中国南水北调中线工程有约340km的渠段通过膨胀土(岩)地区,拟采用土工格栅加筋膨胀土开挖料处理膨胀土(岩)渠坡.为研究吸湿条件下土工格栅加筋的效果,基于土工格栅与压实膨胀土间相互作用的试验结果.以及提出的膨胀土吸湿变形的模拟方法,对土工格栅加筋膨胀土边坡的应力与变形进行了数值分析.采用Mohr-Coulomb模型模拟膨胀土,线弹性模型模拟土工格栅;并采用理想弹塑性模型模拟土工格栅与压实膨胀土间的界面.研究了土工格栅与膨胀土的界面和压实膨胀土的强度参数,以及土工格栅的弹性模量等因素对加筋效果的影响.研究结果表明:土工格栅与压实膨胀土间界面的强度参数对加筋效果的影响较大;而采用相同的加筋参数,填土的强度参数对坡体的水平变形影响不大;土工格栅的弹性模量越大,对边坡变形的约束作用越明显.     

膨胀土碾压试验技术方案研究

针对南水北调中线一期工程总干渠的膨胀土问题,专门对膨胀土试验段工程进行了试验研究.工程填筑料种类较多,包括非膨胀土、土工格栅填土、水泥改性土、土工袋填土等.介绍了碾压试验的场地布置.分别对上述4种填土的碾压试验进行了说明.根据试验情况,通过技术、经济比较分析,对技术方案进行调整,以期得到经济、合理的技术参数.     

弱膨胀土筑堤碾压试验研究

膨胀土是南水北调中线工程所遇到的特殊土料,具有吸水膨胀、失水收缩的特性,可产生强烈的胀缩变形,对土工建筑物危害极大。通过现场碾压试验,研究直接利用弱膨胀土进行渠堤填筑的合理碾压施工工艺及施工参数。经过试验,天然含水率土料施工参数初定为：铺土厚30 cm,20 t振动凸块碾碾压6~8遍。施工中应注意保持开挖土料的含水率,尽量保持其原有自然含水率。上述施工参数可供其他利用弱膨胀土进行渠堤填筑的工程参考。     

土工格栅膨胀土换填施工技术

南水北调工程南阳试验段针对膨胀土地区引水渠道边坡稳定,采用弱膨胀土加土工格栅和中膨胀土加土工格栅进行处理,分别采用每50cm压实厚反包一次的小反包技术,单面边坡全部分层填筑完成格栅土再反包的大反包技术,通过实际应用,分析总结了各种施工方法的优缺点,并通过试验区的模拟运行,分析每种施工技术的效果。     

膨胀岩渠坡不同处理措施压实效果研究

将开挖的膨胀岩作为回填料是南水北调中线一期工程总干渠新乡潞王坟膨胀岩试验段渠坡处理措施中的大胆尝试。比选、研究了在不同碾压机具、铺土层厚、碾压遍数等条件下,土工格栅＋泥灰岩开挖料、换填黏性土料、土工袋＋泥灰岩开挖料等三种不同处理措施的压实效果。研究表明,开挖出来的泥灰岩膨胀岩用作回填材料时,压实度宜控制在90%左右,并根据不同处理措施现场碾压的压实效果,提出了相应处理措施的施工碾压参数及施工质量控制标准建议值。     

南水北调中线工程膨胀土边坡处理效果及评价

为研究膨胀土边坡在膨胀作用下的破坏形式及边坡处理方案,针对不同工况进行了现场模拟试验与监测。系统总结了膨胀土边坡处理的施工技术;从边坡变形、含水率变化2个方面,全面分析了水泥土改性、土工格栅加筋、土工膜封闭、土工袋填筑4个工况的边坡处理效果。结果表明:水泥改性土(换填非膨胀黏性土)处理效果最好;土工格栅加筋主要存在施工工艺较为复杂的问题;土工袋填筑存在压实度难以控制的问题;土工膜封闭主要由于没有压重处理,效果最差。最后总结并提出了膨胀土边坡处理原则。     

膨胀岩渠坡处理措施施工工艺研究

南水北调中线一期工程总干渠新乡潞王坟膨胀岩试验段渠坡主要采用换填黏性土料、土工格栅、土工袋这 3 种不同处理措施。针对这 3 种处理措施,比选、研究了在不同碾压机具、铺土层厚、碾压遍数等条件下的压实效果。结合室内试验分析,提出了不同处理措施的施工碾压参数和施工压实质量控制指标。试验成果为合理制订设计方案,施工单位选取施工机具、碾压施工参数,以及施工质量控制等工作提供了有效的依据。     

土工格栅+膨胀岩开挖料处理措施施工成本分析

潞王坟试验段承担着南水北调工程膨胀岩(土)试验研究任务,目的是提供安全可靠、经济合理和有利于环保的技术措施,指导总干渠膨胀岩(土)段的大面积施工。对土工格栅+膨胀岩开挖料处理措施投入的人、材、机消耗量进行现场测算,真实分析施工成本情况,为优化技术方案提供依据。     

土工格栅对膨胀岩吸湿变形规律的影响研究

采用室内物理模型试验对多种类型土工格栅与膨胀岩相互作用条件下的土体变形特性进行研究。研究表明,在吸湿条件下,膨胀岩产生明显的膨胀变形,土体产生张拉性裂缝而破坏。铺设土工格栅后,可以使膨胀岩的侧向变形明显减小,但对土体垂直沉降的影响不大。同时,格栅可以有效抑制裂缝的发生和发展,并改变了膨胀岩膨胀变形发展的模式和规律,更重要的是,土工格栅对土体吸湿后水分的运移过程也产生了明显的影响,表现为在一维入渗条件下,格栅加筋使得水分更难以向土体内入渗,浅层含水量开始变化以及稳定的时间都远远大于未加筋土,土体内含水量场的分布与未加筋土完全不同。     

土工合成材料在南水北调膨胀岩渠坡加固中的应用

重点介绍了土工格栅、土工袋 2 种土工合成材料在南水北调中线工程膨胀岩渠段渠坡处理工程中的应用情况、施工工艺等,结合现场原位试验对 2 种工程处理措施的效果进行了初步的探讨。研究结果认为, 2 种处理措施均对膨胀岩渠坡有一定的保护作用,土工格栅加筋处理措施的防渗性能和抑制膨胀变形的效果更好。     

土工格栅加筋结构处理膨胀岩渠道边坡施工技术

南水北调中线工程选取潞王坟试验段进行现场原型试验,针对中、弱性膨胀岩渠道边坡,采取了不同处理措施。土工格栅+膨胀岩开挖料换填处理措施是试验段应用的主要处理措施之一。探索和总结土工格栅加筋结构处理膨胀岩渠道边坡施工技术,对于指导和优化膨胀岩段渠道的设计和施工有重要意义。     

加筋膨胀土边坡土工格栅的导水作用研究

通过4组湖北力特生产的BOP系列小尺寸单向格栅不同加筋方式的膨胀土三轴固结排水试验,研究了土工格栅的导水作用,并在现场试验中得到验证。研究结果表明:低围压下土工格栅的导水作用显著,且随着围压的增大,导水作用减小;加筋膨胀土中土工格栅不仅提高了土体强度,还增添了导水通道。因此,在加筋土坡设计中,要充分考虑格栅加筋后加筋土层渗流状态的变化,合理地发挥加筋土层的优势。     

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。     

土工格栅在漳河灌区膨胀土渠道滑坡中的应用

膨胀土吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形,性质极不稳定,极易造成滑坡灾害,根据GBT50600-2010、SL18-2004等规范要求,对漳河灌区膨胀土渠道滑坡边坡的整体稳定性与内部稳定性进行详细复核验算,并采用土工格栅对膨胀土渠道滑坡进行处理。将土工栅格设计方案与传统M7.5浆砌石仰斜式挡土墙设计方案进行对比分析,结果表明采用土工格栅对膨胀土渠道滑坡进行处理具有明显的经济性与可靠性。     

地震作用下土工格栅加筋高土石坝的稳定性分析

针对拟静力法得到最小安全系数评价边坡稳定性的局限性,通过有限差分软件FLAC^3D的二次开发平台,用FISH语言开发一个安全系数时程的计算方法。建立三维模型,使用修正的Mohr-Coulomb本构模型,通过安全系数时程分析土工格栅加筋高土石坝的坝坡稳定性。改变格栅的材料强度、格栅长度以及格栅的铺设间距等参数,研究格栅参数对安全系数的影响,确定土工格栅的最佳铺设方法。结果表明:动力安全系数时程图不仅可以从时程上分析安全系数,还可以分析坝坡破坏的起始时间;土工格栅弹性模量为2.5 GPa、满铺间距为4 m时加固效果最佳。根据模拟结果提供的土工格栅铺设方法加固双江口堆石坝,对比可研报告,模拟结果与报告规律基本一致,验证土工格栅铺设方法的合理性,模拟效果较好。     

土工格栅土枕在治河工程中的应用

宁夏黄河治理工程中引进土工格栅材料,开展了不同规格的单向、双向格栅土枕进占试验和坝体表面变形监测,取得了由小袋装土向大袋装土、人工装土向机械装土的技术创新,实现了土工格栅坝垛进占施工工艺的重大突破,逐步形成了一套较为完整和科学的土工格栅进占施工工艺。与传统草土埽体相比,土工格栅土枕进占可提高进占速度、减少施工冲坑、节省抛投体,坝体沉降变形小,工程应用效果良好。     

螺旋锚和土工合成材料修复膨胀土渠坡实例

介绍了玻璃钢螺旋锚、土工格栅、土工泡沫和土工合成材料黏土垫(GCL)在修复河南邓州市膨胀土渠道滑坡中的应用。玻璃钢螺旋锚用来锚固水上坡的混凝土框架梁和水下坡的混凝土板,土工格栅提高渠坡抗整体滑动的安全系数,土工泡沫用以减小混凝土板衬砌下的膨胀力,GCL用作混凝土板下的防渗垫层。文中给出设计方法、监测方案和修复工程的竣工情况,还将玻璃钢螺旋锚方案与其他修复方法,如换填非膨胀土法、抗滑桩法以及土工格栅分层加筋法做了技术和经济比较,说明了该法的优越性。     

土工格栅横肋在加筋作用中贡献的试验研究

土工格栅对土的加固机理在于格栅与土的相互作用, 其中, 格栅横肋所起的作用十分重要。借助于室内中型拉拔试验, 分析了单向土工格栅和双向土工格栅横肋的受力特点。试验结果表明:横肋在土工格栅拔出过程中提供超过30%的摩擦阻力;去掉土工格栅的横肋后, 界面摩擦因数和黏聚力都产生了较大幅度的降低;试验过程中所测出来的拉拔力中仍然有一部分是由于格栅横肋作用所产生的力, 最终计算结果要小于格栅横肋实际发挥时的结果。     

膨胀土土工袋浸水变形及强度特性试验研究

膨胀土具有强胀缩性、多裂隙性和超固结性,是工程上一种难以处理的＂麻烦土＂或＂不老实土＂。笔者近年提出了将这种＂不老实土＂约束在土工袋中的处理方法,并通过大量的室内、现场试验研究,验证了该处理方法的有效性。现概述了膨胀土的基本特性和膨胀土的处理原则,着重介绍了土工袋处理膨胀土的基本原理。通过土工袋浸水变形和膨胀力等室内试验分析,验证了土工袋具有提高膨胀土的强度和限制其膨胀变形等作用特点。     

土工格栅在工程中的应用

文章以南水北调中线一期工程总干渠膨胀岩(土)试验段工程(潞王坟段)土工格栅应用实例为主,重点介绍土工格栅应用原理、原材料指标的选择、施工工艺流程及设计施工控制重点。