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.     

汶川地震路堤成灾模式及土工格栅加筋变形控制研究

为研究路基工程的抗震设计问题,首先对汶川8.0级地震震区路基震害进行调查,发现强震作用下绝大多数未加筋路堤为浅表层边坡坍塌破坏,极少数路堤发生半幅路面错落的本体滑坡现象,所有路堤均未出现沿基础界面的滑动,而土工格栅加筋路堤震害程度轻微得多.根据变形破坏模式,提出以侧向变形控制为核心的土工格栅布筋方案,即在路堤顶部满铺土工格栅、中上部铺设短格栅.利用未加筋路堤和土工格栅加筋路堤大型振动台模型试验进行加筋变形控制方案有效性的对比研究.试验结果表明,路堤顶部满铺土工格栅,阻断竖向裂缝的扩展,从而抑制路堤本体滑坡;护坡道上方铺设短格栅,可有效抑制路堤侧向变形及边坡坍塌.通过对加速度、动土压力测量结果的对比分析,发现土工格栅加筋后,路堤模型的自振频率提高12%,0.7倍坡高处加速度放大系数在中震下减小27%,在大震下减小41%,动土压力幅值也会大幅减小.     

格栅条带式加筋胎面挡土墙变形性能数值计算

采用土工格栅加筋的方法提高废旧轮胎挡墙的承载性能,促进废旧轮胎挡墙的推广应用,通过数值计算方法分析了不同墙顶荷载下有无土工格栅加筋的废旧轮胎挡墙的水平变形与竖向沉降反应特征,得出铺设土工格栅加筋的方法可显著减小墙体的水平变形和竖向沉降,提高废旧轮胎挡墙结构的承载能力,随着外荷载的增加,墙体变形模式依次呈凹凸微小变化型、“弯弓”型、“似弯弓”型和“鼓腮”型和直线型。考虑土工格栅的加筋长度、竖向加筋间距以及格栅加筋刚度3种因素对废旧轮胎+土工格栅加筋土挡墙的水平变形的影响,得出在废旧轮胎加筋土挡墙设计中,建议土工格栅的加筋长度选取范围为0.5H～0.7H,土工格栅竖向间距的选取范围为0.4 m~0.7 m,格栅刚度不宜大于5 000 kN/m。     

论返包式土工格栅的加筋土高挡墙试验

为了研究返包式土工格栅加筋土高挡墙结构的受力、变形状态,分析其作用机理,进行了包括加筋土墙体基底应力、墙背侧向土压力、拉筋拉力和墙面水平变形等内容的现场试验,研究了加筋土墙体基底垂直应力、不同层位的拉筋拉力沿筋长的分布规律,加筋土挡墙潜在的破裂面位置,墙背侧向土压力沿墙高的分布规律以及墙面水平变形规律。测试结果表明,加筋土挡墙基底垂直土压力沿土工格栅拉筋长度方向呈非线性分布,最大值发生在拉筋中部附近,向拉筋两端方向逐渐减少;实测墙背侧向土压力沿墙高呈非线性形式分布,其值小于主动土压力;上部墙体拉筋应变沿筋长呈单峰值分布,下部墙体拉筋应变沿筋长呈双峰值分布;上部墙体潜在破裂面形状与"0.3H法"接近,而下部墙体潜在的破裂面形状与朗肯主动土压力理论接近;施工期墙面最大水平变形位置在墙高的下部,竣工后墙面最大水平变形发生在墙顶处等结论。     

土工格栅加筋挡土墙支护性能敏感参数分析

对某工程土工格栅加筋挡土墙支护结构采用分离式有限元法建立模型,对加筋挡土墙进行计算,对影响加筋挡土墙工作性能的填土性质、加筋间距、加筋长度和筋材弹性模量等敏感参数进行分析,通过计算并和实际监测数据进行对比分析,得出其侧向变形敏感参数对其侧向变形的影响规律,为相关工程土工格栅加筋挡土墙的设计和施工提供参考依据。     

加筋垫层路堤有限元分析

结合工程实例,采用有限元软件Plaxis,分析了土工格栅加筋和未加筋时的稳定性和变形情况,计算结果表明,在路堤底部设置土工合成材料加筋垫层可以减小路基的沉降、不均匀沉降及侧向位移,提高路堤的整体稳定性。     

软土地基加筋土挡墙现场试验研究

 结合一软土地基反包式土工格栅加筋黏性土挡墙现场测试,对挡墙填筑过程中原地表沉降、墙趾水平和垂直位移、墙面水平位移、挡墙内部垂直土压力和墙背水平土压力,以及筋材应变分布等进行分析,探讨其工作性状及其稳定性。分析结果表明：软土地基加筋土挡墙的破坏形式表现为外部失稳;挡墙墙面出现“鼓肚”现象,其最大水平位移位于挡墙中部墙高位置;格栅应变在距墙面0.8 H(H为挡墙的高度)处最大,设计上的0.3H法不能适用于深厚软土地基加筋土挡墙。研究成果可为今后类似工程的研究、设计与施工提供参考。     

基于正交设计方法的加筋土挡墙侧向变形影响因素敏感性分析

以某座玻璃纤维土工格栅加筋土挡墙为依托,基于正交设计的科学方法,利用大型有限差分软件FLAC3D对该加筋环挡墙进行数值计算,得到了侧向水平位移沿挡墙高度方向的分布规律,计算结果表明,填料摩擦角、筋材间距、面板厚度、加筋长度对加筋土支挡结构侧向水平位移的影响程度依次递减;最大侧向位移值随加筋长度、面板厚度、填料内摩擦角增大而减小,随竖向加筋间距的增加而递增。研究成果可为加筋土挡墙设计及后续研究提供一定参考。     

土工格栅加固斜坡路堤的数值模拟

土工格栅具有强度高、延伸率低等特点,在路基适当位置铺设土工格栅可有效改善路堤应力环境,减小沉降和侧向变形。通过数值模拟方法研究了铺设土工格栅前后路堤水平位移、垂直位移的变化。计算结果表明,土工格栅对路堤的水平位移和垂直位移起到了较好的抑制作用,对水平位移的抑制作用更为明显;加筋层数对路堤变形的影响较小,多层加筋的效果和一层加筋相比并不明显。研究成果对路基工程设计具有一定的参考价值。     

基于BOTDA的土工格栅加筋膨胀土湿胀干缩特性试验

为了研究土工格栅加筋膨胀土湿胀干缩特性,制作了玄武岩纤维土工格栅加筋膨胀土和素膨胀土矩形槽试样,将传感光纤布设在土工格栅上和土层中,进行了湿胀干缩试验,利用布里渊光时域分析仪(BOTDA),得到素膨胀土和土工格栅加筋膨胀土试样在湿胀干缩过程中的光栅应变,对比分析两种土样应变分布特征。试验结果表明:在膨胀土湿胀干缩过程中,随着含水率的变化,加筋膨胀土平均应变变化量和变形小于未加筋膨胀土,反映了土工格栅对膨胀土体变形的约束作用和抑制裂隙发展的效果。     

土工格栅加筋土三轴试验研究

通过三轴试验方法研究土工格栅加筋土的强度及变形破坏特性,探论了在不同加筋情况下,土工格栅加筋土强度影响因素及其变化规律,分析了素土和土工格栅加筋土的变形破坏形式及筋材在土体抗剪破坏过程中的变形机理.试验结果表明:(1)加筋后土体的强度和抵抗变形的能力明显增强.(2)在加筋层数一定的情况下,随着围压的增加加筋土强度明显增强,加筋效果显著增加.(3)在围压一定的情况下,随着加筋层数的增加加筋土强度增强,加筋效果显著增加.(4)对于强度加筋效果系数和规格化强度分析发现,在中围压下,加筋土加筋效果最合理最有效.(5)土工格栅加筋土应力应变关系采用固结围压作为归一化因子进行处理可得到一个统一的数学表达,即归一化公式,具有很好的归一化特性.本研究结果对于深入研究土工格栅加筋土加固机理和加筋土工程具有指导意义.     

超高无面板式土工格栅加筋路堤现场试验研究

结合在建宜巴高速公路50 m高的加筋填土断面进行现场试验,对超高无面板式土工格栅加筋路堤的格栅变形、垂直土压力、水平土压力、分层沉降以及深层水平位移等内容进行了近2 a的测试,研究超高无面板式土工格栅加筋土路堤的受力、变形规律,分析了其作用机理。结果表明：不同层位土工格栅的最大拉应变出现在离返包面约4~6 m处,格栅应变沿筋长呈双峰值分布,施工期土工格栅应变具有明显的滞后性,且工后1.5 a格栅出现明显的收缩回弹;土工格栅的存在对土压力分布具有明显的调整作用,格栅末端附近实测垂直土压力值略超过理论值,中间和近坡面部位实测土压力值小于理论值;水平土压力沿路堤高度呈非线性形式分布,路堤中部的水平土压力值略大于顶部,其值小于主动土压力;分层沉降量在施工期存在较大波动,在垂直高度上,上部和底部偏小,中下部偏大;深层水平位移随着深度的增加逐渐减小,填土结束后深层水平位移仍有一定程度增大。     

土工格栅加筋高路堤与超载预压排水固结非线性有限元分析

土工格栅是一种常用的路堤加筋材料,可有效地减少路堤沉降和侧向位移。超载预压排水固结是常用的地基处理方法。采用DP模型模拟土体的非线性、面—面接触单元考虑筋、土界面的非线性,并由若干个桁架单元通过在与土接触点处铰接连接来模拟土工格栅,通过有限元程序分析了加筋前后高路堤的竖向位移和侧向位移。从计算结果显示出,对于填筑高度在10~15 m左右的高路堤,加筋路堤能有效减少竖向位移20%,减少侧向位移50%,并较填筑高度为5 m左右的加筋路堤对减少路堤竖向位移与水平位移的效果显著。分析结果与实测结果基本吻合。     

土工格栅加筋路堤边坡变形试验研究

通过具体的模型试验对土工格栅加筋路堤边坡的变形进行了研究。研究结果表明：在边坡坡角、竖向压力相同时,土工格栅加筋边坡的沉降及侧向位移值比不加筋边坡要小得多;而且加筋层数越多或格栅的抗拉强度越高,边坡的沉降与侧移也越小,边坡破坏时的竖向压力峰值Pm ax也越大;在相同的加筋条件下,边坡的坡角越大,沉降也越大;加筋能提高土体整体性,使应力应变在边坡土体内分布更均匀。     

土工格栅加筋碎石土在神农架机场高陡边坡的应用

以神农架机场一处边坡工程为例,开展边坡的原位监测,获得了格栅加筋高陡边坡体内部的土压力、坡体内部位移、坡体表面位移及加筋格栅变形的分布规律。监测结果发现,最大竖向土压力值不是出现在最底部,随着远离挡墙而向下部迁移;坡体内部水平位移沿高度上呈非线性变化,呈现多个极值,最大值出现在距离坡顶22m高度处,位移值仅为20mm;而边坡的整体位移规律呈渐进发展的"鼓胀"式,底部位移最小,中部位移最大;坡体内部加筋格栅变形的量级为mm,最大变形值发生在挡墙1/2高度处,变形量2.32mm,应变仅为6.65%,说明格栅的潜力还未得到充分的发挥。     

基于数字图像测量技术的加筋土三轴试验研究

通过加筋土固结排水三轴试验,结合三轴试验土样变形数字图像测量系统,研究加筋中砂试样在三轴试验条件下的变形场。加筋材料采用玻璃纤维土工格栅,分别在4种不同布筋位置、3种不同围压下共进行45组试验。试验结果表明:在应变达到一定程度的情况下,土工格栅对中砂的强度和抵抗变形的能力的增强效果随布筋层数的增加而增大,单独布一层筋的加筋土的三轴试验中,围压越大加筋效果越明显,三层加筋的加筋土三轴试验中情况则相反;土工格栅对中砂的横向变形有很大的约束作用,这一约束作用随着围压的增大而增大,且随着围压从100kPa增大到300kPa的过程中水平约束作用增加28%～50%。     

预应力返包式加筋土挡墙的动力响应分析

在地震作用下,返包式加筋土挡墙作为一种柔性结构常因侧向变形较大或局部产生破坏而影响其正常使用。为解决该问题,提出了预应力返包式加筋土挡墙结构。为完善预应力返包式加筋土挡墙的设计理论,运用拟动力法和附加应力法理论,以预应力返包式加筋土挡墙作为研究对象,结合现有的加筋土挡墙侧向动土压力和侧向位移计算理论,提出了一套用于计算预应力返包式加筋土挡墙侧向动土压力和侧向位移的理论公式。结合室内振动台模型试验验证了所提理论方法的可行性和合理性。该方法计算简洁,适用性广,能够较好地计算预应力返包式加筋土挡墙的侧向动土压力和侧向位移,对完善预应力返包式加筋土挡墙的设计理论具有一定的指导和借鉴意义。     

预应力返包式加筋土挡墙的动力响应分析

在地震作用下,返包式加筋土挡墙作为一种柔性结构常因侧向变形较大或局部产生破坏而影响其正常使用。为解决该问题,提出了预应力返包式加筋土挡墙结构。为完善预应力返包式加筋土挡墙的设计理论,运用拟动力法和附加应力法理论,以预应力返包式加筋土挡墙作为研究对象,结合现有的加筋土挡墙侧向动土压力和侧向位移计算理论,提出了一套用于计算预应力返包式加筋土挡墙侧向动土压力和侧向位移的理论公式。结合室内振动台模型试验验证了所提理论方法的可行性和合理性。该方法计算简洁,适用性广,能够较好地计算预应力返包式加筋土挡墙的侧向动土压力和侧向位移,对完善预应力返包式加筋土挡墙的设计理论具有一定的指导和借鉴意义。     

软土地基加筋土路堤变形及稳定性分析

软土地基加筋土路堤进行了数值模拟,分析了筋材类型和加筋方式对路堤变形及稳定性的影响。研究结果表明:在软土地基和路堤之间铺设土工格栅可以有效提高路堤稳定性;增加路堤加筋层数不如增加底层筋材力学指标对路堤稳定性的影响效果明显;在固结过程中,加筋土路堤对地基侧向位移影响深度约为2H(H为路堤高度),研究成果对软土地基加筋土路堤的设计和施工具有指导意义。     

基于FLAC~(3D)的加筋土挡墙施工过程仿真分析

利用FLAC3D对一座组合式加筋格宾路堤挡墙进行了施工过程仿真,研究了施工过程中加筋土挡墙的侧向变形、筋带拉应力和挡墙稳定性的变化。结果表明,施工过程仿真分析可以再现施工过程中挡墙内部的应力应变发展过程;随着挡墙施工的进行,挡墙的变形逐渐增大,最大变形的发生位置由地基土体逐渐向挡墙面墙转移;筋材的拉应力逐渐增大,但不同部位筋材的拉应力分布规律不同;随着挡墙高度增加,挡墙的稳定性减小。