不同筋材界面剪切试验研究

为了研究废旧轮胎、土工格室和土工格栅3种不同土工合成材料的筋-土界面抗剪特性,对试样开展了一系列大型直剪试验。对比了3种筋材的加筋效果,并研究了竖向荷载对筋-土界面抗剪强度和剪应力-剪切位移曲线特征的影响。试验结果表明:筋-土界面的剪切应力与剪切位移关系为非线性;几种不同筋材加筋效果较为显著,其中废旧轮胎的加筋效果最为明显;筋-土界面的黏聚力提高较大,内摩擦角变化相对较小,表明筋-土界面主要依靠提高黏聚力增大其抗剪强度。确定了各筋材加筋界面抗剪强度指标,并分析了3种筋材的加筋机理。     

炉渣加筋的大型直剪试验研究

炉渣为城市生活垃圾焚烧后的产物,具有砂性材料类似的性质,可作为路基填料。通过大型土工直剪仪分别对纯炉渣、双向土工格栅与炉渣加筋、土工格室与炉渣加筋在不同垂压下进行直剪试验,对比几种筋材的加筋效果,并研究分析其加筋机理。试验结果表明:炉渣加筋的抗剪强度明显大于纯炉渣的抗剪强度,筋材的加筋效果显著;土工格室加筋效果优于双向土工格栅,加筋后的内摩擦角与纯炉渣基本接近,而黏聚力提高显著,炉渣加筋主要是通过提高黏聚力提高抗剪强度。     

不同剪切速率下格栅–土界面循环剪切及其后直剪特性

 为了研究剪切速率对砂土与土工格栅界面剪切特性的影响,采用室内大型直剪仪对土工格栅加筋砂土试样分别进行不同剪切速率下的单调直剪试验、循环直剪试验,并在循环直剪试验结束后接着对试样进行单调直剪试验,研究了剪切速率对筋土界面剪切应力、剪切体变的影响,对比分析不同剪切速率下单调直剪试验的结果与经受过循环剪切后的单调直剪试验结果的差异。试验表明：剪切速率对单调直剪条件下筋土界面的剪切特性影响不大;循环剪切过程中,低剪切速率和高剪切速率下分别发生循环剪切软化和循环剪切硬化现象;剪切速率对循环剪切后的筋土界面直剪特性影响较明显,受循环剪切后筋土界面的抗剪强度比不受循环剪切作用的要低。     

加筋土筋土界面抗剪强度影响因素试验研究

通过室内筋土界面直剪试验,考虑筋土界面抗剪强度的影响因素,进行了不同剪切速度、筋材空隙率及土体含水率下筋土界面直剪试验,分析了不同因素对筋土界面抗剪强度的影响。试验结果表明,剪切速度主要影响筋土界面的内摩擦角,对筋土界面黏聚力几乎没有影响,随着剪切速度的增加,内摩擦角变大,导致筋土界面抗剪强度增大。筋材空隙率主要影响筋土界面黏聚力大小,空隙率越大,筋材肋条对土颗粒的约束作用越小,筋土界面抗剪强度降低。筋土界面抗剪强度受土体含水率的影响较大,随着土体含水率的增加,筋土界面黏聚力和内摩擦角都明显减小,导致筋土界面抗剪强度显著降低。     

不同土工合成材料下新型加筋土界面特性

土工合成材料对加筋土结构的界面直剪特性具有重要的影响。通过一系列大型直剪试验对不同筋材下的Sandwich型加筋土筋土界面的直剪特性进行研究,研究不同竖向应力下不同种类加筋材料对Sandwich型加筋土界面直剪特性的影响。试验结果表明:土工格栅的加筋效果最佳,两种格栅的加筋界面抗剪强度明显高于土工织物;随着竖向应力的增加,筋土界面抗剪强度提高。结合理论分析,对不同的土工格栅进行直剪试验,得出土工格栅横、纵肋对界面剪切强度的提高值分别为15.3%和4.1%。     

砂土颗粒级配对筋土界面抗剪特性的影响

为了研究砂土与土工合成材料相互作用时筋土界面的抗剪强度以及剪胀特性,采用3种不同级配的砂土分别与土工格栅和土工织物进行室内大型直剪试验,研究不同颗粒级配、密实度、筋材种类以及竖向应力对界面剪切特性的影响,并对界面剪胀系数进行分析。试验结果表明：粗砂和细砂与筋材的界面剪切强度要明显大于粗细混合砂;松砂剪切过程中只有剪缩效应的存在,但密实砂土呈现出明显的剪胀过程;当竖向应力较大时,筋土界面达到峰值剪切强度所需的剪切位移比低应力时大;粗砂与土工格栅作用时达到峰值剪切强度所需的剪切位移比与土工织物作用时大,而细砂则相反。     

土工格栅加筋黏性土动力性能的试验研究

对土工格栅加筋黏性土进行不固结不排水的动态三轴振动试验。试验结果表明,在黏性土中布置格栅筋材,在一定程度上能提高加筋土体的动抗剪强度;加筋层数越多,加筋土动强度越大;土工格栅加筋黏性土的加筋效果在高围压下能够更好地发挥。加筋土动强度指标提高体现在动黏聚力的增大上,而对动摩擦角几乎没有影响,循环荷载振动次数对动强度指标影...     

双向土工格栅与砂土界面循环剪切特性研究

利用单调直剪试验、循环剪切试验、循环剪切后单调直剪试验,探究单调剪切与循环剪切作用下双向土工格栅与砂土界面剪切特性。通过单调直剪试验研究了法向压力对筋土界面剪切特性以及剪胀性的影响;循环剪切试验则揭示了法向压力、循环次数以及循环剪切位移幅值对循环剪切及循环剪切后筋土界面特性的影响。试验结果与参数分析表明,筋土界面剪应力峰值随着法向压力和循环次数的增大而增大;循环剪切位移幅值对界面剪应力峰值的影响甚微;界面经单调直剪与循环剪切后均发生了剪切硬化,但循环剪切后的界面剪应力峰值大于单调剪切试验;循环剪切后筋土界面黏聚力及内摩擦角均有所提高,加筋结构稳定性增强。     

基于黏聚力模型的土工格栅筋土界面作用模拟方法

黏聚力模型被广泛应用于金属构件断裂过程的数值模拟。为深入分析土工格栅筋土界面关系,在格栅纵肋处采用罚函数法,在格栅横肋处采用黏聚力模型,并基于土工格栅横、纵肋条拉拔试验数据确定相关模型参数,进而对土工格栅整体拉拔试验进行了数值模拟。结果表明:黏聚力模型能有效地模拟格栅横肋的被动阻抗作用;格栅横肋前的土体破坏模式与Jewell提出的冲剪破坏模式相吻合;格栅横肋发挥的被动阻抗作用约占整体拉拔力的71%;采用黏聚力模型的筋土界面模拟方法与传统界面模拟方法相比更加准确。     

密实度不同时格栅–砂土界面循环剪切及其后直剪特性

为研究密实度不同时格栅–砂土界面在经历循环剪切及其后的表现,采用大型直剪仪进行了一系列大型单调直剪试验、循环直剪试验和循环后单调直剪试验。并将单调直剪试验与循环后单调直剪试验的结果进行对比分析。结果表明:单调直剪试验中,随着砂土密实度的增加筋土界面抗剪强度增加,剪切体胀现象变的明显;格栅–密砂界面发生循环剪切软化现象,土样在循环剪切过程当中整体上发生剪缩,且砂土密实度越大经历相同循环次数时的剪缩量越小;循环后单调直剪试验中,3种砂土密实度界面抗剪强度发展曲线都为软化型,在直剪过程中都发生自始至终的剪胀;遭受循环剪切后密砂–格栅界面抗剪强度发生了退化。     

双向土工格栅与中砂界面作用特性试验研究

筋材与填料土(筋土)的界面作用特性是影响加筋土工程的重要因素.以中砂为填料土,以聚丙烯双向土工格栅为筋材,通过直剪与拉拔试验,研究了不同中砂含水率、试验盒尺寸、试验类型对筋土界面作用特性的影响.引入黏聚力对比参数λc与内摩擦角对比参数λφ,进行了不同影响因素下加筋土黏聚力c与内摩擦角φ的定量对比,结果表明:不同因素对黏聚力c的影响均大于对内摩擦角φ的影响,加筋对复合土体的贡献主要体现在黏聚力上.各因素对筋土界面作用特性影响的顺序为:试验类型＞含水率＞试验盒尺寸.     

土工格栅加筋红砂岩粗粒土的加筋机理研究

针对红砂岩粗粒土在不同加筋情况下,分别进行了不同围压条件的大三轴剪切试验。对各试样的抗剪强度特征和破坏形式进行了深入分析和比较,并以此为基础,对土工格栅加筋红砂岩粗粒土的加筋机理进行深入研究。指出加筋可以有效地提高红砂岩的黏聚力,但对摩擦角提高的贡献不大;同时指出工程设计与施工中,应尽量控制工程含水率在最佳含水率左右。     

紫茎泽兰筋材改良昔格达土物理力学试验研究

针对攀西地区特殊昔格达土质,利用广泛分布的紫茎泽兰做改良土筋材,对昔格达紫茎泽兰加筋土进行不固结、不排水的三轴压缩试验,研究不同加筋量及不同围压下加筋土的σ-ε关系曲线和抗剪强度,并分析其影响因素。试验结果表明:昔格达紫茎泽兰加筋土的抗剪强度和抵抗变形的能力较素土有显著提高;内摩擦角φ变化相对较小,相对变化率绝对值在40.13%以内,但黏聚力增长较大,最高可达17.03倍;无筋素土试样大多以剪切破坏为主,而掺入紫茎泽兰筋材后,试样的破坏主要为鼓胀破坏;抗剪强度增加量与紫茎泽兰掺入量的比例呈非线性关系,且并非掺入量越大越好。说明紫茎泽兰筋材对土体存在补强的作用,同时试验得出黏聚力c值是影响加筋土抗剪强度的主要因素。     

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。     

土工格栅–土体界面特性大型直剪试验研究

土工格栅与土体的界面特性直接影响了加筋土工程的安全和稳定性,土工格栅两侧为不同材料的界面特性研究还较少。采用双向土工格栅为加筋材料,对其两侧分别为不同含水率粉质黏土及不同粒径石英砂的界面特性开展一系列的大型室内直剪试验,分析法向应力、粉质黏土含水率、剪切速率、石英砂粒径及粉质黏土压实系数等因素对土工格栅–土体界面抗剪强度的影响。结果表明:土工格栅–土体界面抗剪强度与法向应力呈线性相关,符合莫尔–库仑理论;粉质黏土含水率的变化对土工格栅–土体界面抗剪强度有较大的影响,在最优含水率时其界面抗剪强度指标最高;剪切速率的大小和石英砂的粒径变化对土工格栅–土体界面的抗剪强度有一定的影响,其影响范围分别在±10%和±7%内;粉质黏土压实度的增加能有效增加界面抗剪强度,压实系数越高,其提高幅度越大。这些影响应在工程应用中适当考虑。     

加筋风砂土地基扩展基础的承压性能

进行了下压荷载作用下加筋风砂土地基扩展基础的承载试验,研究了土工格栅及风砂土的剪切与拉拔摩擦特性,进行了14种不同加筋条件下的模型试验,加筋后下压承载力高于未加筋承载力的11.0%～453.0%。相同埋深时,长条形闭口箱型和双层土工格栅的承载力较高,加筋后的抗位移性能增强。加筋风砂土的承载力是由土体的压缩和抗剪能力、格栅与土的相互摩擦、格栅对土体的约束作用产生的。建立了加筋风砂土地基扩展基础承受下压荷载的理论计算公式,计算值与实测值基本吻合。提出了加强风砂土承压性能的有效方法为铺设长条形闭口箱型土工格栅和双层土工格栅。     

含石量和压实度对格栅-土石混合体界面剪切特性的影响

为了探究含石量和压实度对格栅-土石混合体界面抗剪特性的影响，采用大型直剪仪对不同含石量的格栅-土石混合体界面进行了单调剪切试验。试验研究了5种含石量（0%,25%,50%,75%,100%）和3种压实度（88%,92%,96%）对格栅-土石混合体界面的抗剪强度和体变特性的影响，并基于室内直剪试验建立了离散元分析模型，对界面的作用机理进行了分析。结果表明，含石量由0%增加至100%，筋土界面的抗剪强度、内摩擦角及似黏聚力均表现出先增大后减小的趋势，含石量为75%时达到最高；试样在高含石量下表现为较明显的应变软化和剪胀现象。此外，试样的压实度越高，筋土界面的剪切应力在前期增长越快，抗剪强度也越高。数值研究结果表明，低含石量模型的力链细而密，高含石量试样的力链较粗，分布较稀疏，且两组模型在剪切破坏后均形成贯通的强力链；高含石量试样在剪切过程中会形成一个孔隙率较大的带状区域，剪切面上的孔隙自两端向中间发展直至贯通。     

筋土接触面直剪试验研究

为研究筋材与砂土接触面剪切特性,在改造的直剪仪上进行了筋材与砂土界面的直剪试验。结果表明:筋土接触面摩擦关系曲线符合摩尔-库仑强度准则。在本次试验的含水率范围内,筋土接触面的粘聚力随着含水率的增加而增加,摩擦角随着含水率的增加而减小。含水率为4%,筋土接触面的粘聚力和摩擦角随着砂土干密度的增大而增大。     

基于大型直剪的砂土及其筋土界面剪胀性研究

采用大型直剪仪,对三向土工格栅加筋北京地区砂土的界面剪胀特性进行了试验研究,通过大型直剪试验模拟砂土加筋时的剪切作用过程,得出了以下结论:1砂土在剪切过程中都是由短暂的剪缩效应发展为稳定的剪胀效应;2在低含水率时砂土的剪胀效应较明显,随着含水率的增加,剪胀效应有一个先降低后升高的过程,当含水率增大到12%且竖向应力为215~323k Pa时,砂土的剪胀效应会超过含水率为2.5%时的剪胀效应;3当竖向压力小,砂土较为松散时,砂土基本没有剪胀效应,但是随着竖向压力的增大,砂土的剪胀效应经历从无到有并且是先升高后降低的过程。当竖向应力在215~323k Pa时剪胀效应最显著;4格栅加筋可以降低砂土的剪胀效应,并且压力越大降低效果越明显。     

土工合成材料加筋边坡宏细观机理模型试验研究

通过包裹式加筋边坡模型试验对加筋边坡宏观变形模式、宏观力学性状、筋土界面细观作用和剪切破坏带处土颗粒运动进行研究,分析土工合成材料加筋边坡宏细观机理。砂土加筋边坡由于加筋体的存在,宏观变形上呈现为类似黏性土边坡的整体滑移破坏模式,出现圆弧状剪切破坏带;坡顶上部基础 p – s 曲线类似基础整体剪切破坏弹性、弹塑性和塑性破坏三阶段,曲线各阶段变化与主剪切破坏带整体发展有密切关系;细观上筋土界面处筋材与土颗粒摩擦和咬合作用提供“似黏聚力”;“主剪切破坏带”内颗粒的滚动摩擦、“过渡区”内颗粒的滚动摩擦和滑动摩擦和“稳定区”内颗粒的咬合作用构成整个剪切破坏带抗滑阻力。筋土界面处筋材与土颗粒相互作用所提供的“似黏聚力”和主剪切破坏带的发展和贯通所提供的滚动摩擦和滑动摩擦是形成加筋砂土边坡整体滑移、改变整个边坡破坏模式的内在原因。