表观粗糙度对灌浆土钉拉拔摩阻力的影响探究

钻孔灌浆土钉的抗拔承载力直接影响着边坡以及挡土墙等支挡结构的稳定与安全.抗拔承载力主要来自钉体与周围土体之间的摩阻力,而界面处的粗糙情况更是影响摩阻力的关键因素之一.以往的研究并未把粗糙度的概念引入到土钉拉拔研究中.本研究提出了一种具有工程可操作性的新型土钉模型,通过在钉体表面制作不同尺寸的偏直角三角形螺纹来改变钉体表面的粗糙度.通过定义一个更为合理的表观粗糙系数,并建立表观粗糙度系数与表观摩擦系数的关系,提出了考虑土体剪胀作用与土钉制作方式而产生的装配后应力,以及表观粗糙度参数的钻孔灌浆土钉拉拔承载力的计算模型.最后,通过有限元分析软件A B A Q U S模拟粗糙土钉的室内拉拔试验,系统地研究了表观粗糙度对土钉极限抗拔承载力的影响.通过数值模拟结果表明,在钉体表面制作规则螺纹,可以显著提升钉体极限抗拔承载力;土钉极限抗拔承载力与表观粗糙角并非是线性关系.     

加筋体与土体界面力学特性试验研究进展综述

加筋土中的土工合成材料可提高土体的抗剪强度,改善黏性土的黏聚力和渗透性,改良黄土和膨胀土的不良工程性质。分析了直剪、拉拔及三轴试验测试加筋土筋土界面力学特性的局限性:对直剪试验而言,土样的剪切面限定在上下剪切盒之间,而不是沿其最薄弱面剪切破坏;拉拔试验试样制作过程中土中加筋体不可避免发生凹凸变形;三轴试验在试样中分布几层加筋材料,尺寸效应十分明显。新型全球数字系统(global digital systems,GDS)界面剪切试验仪能够克服上述3种试验方法的不足,为研究筋土界面力学特性提供了有利工具。     

砂土与土工合成材料拉拔试验分析

利用大型拉拔设备,结合数码可视化跟踪技术和土体变形无标点量测技术,进行砂土与土工合成材料拉拔试验,分析不同法向压力、格栅嵌固长度和格栅类型对拉拔特性的影响.以数码可视化跟踪技术跟踪拍摄砂土与土工合成材料界面的相互作用过程,并分析力格栅拉拔过程中砂土接触位移的规律.分析结果表明,在低法向压力下拉拔阻力较快达到峰值,拉拔曲...     

土工格栅与膨胀土界面摩擦阻力系数试验研究

为满足土工合成材料在道路工程应用中的技术要求,开展了合理选取土工格栅与膨胀土界面摩擦阻力系数的研究.以正交设计原理为指导,选取筋土界面参数的4个影响因素(上覆压力、膨胀土体含水量、土工格栅尺寸和拉拔速度),进行了筋土界面摩擦阻力系数测试的拉拔试验.通过分析筋土界面各参数的影响因素,提出了当量拉拔位移的概念和筋土界面参数拉拔试验测试结果的过程分析方法,获取了各影响因素对摩擦阻力系数的影响程度及其在拉拔试验过程中的变化规律,并提出了拉拔试验的测试要求、步骤和结束标准.     

生态挡土面层与格栅连接特性分离式试验研究

生态袋与加筋格栅柔性挡土结构充分利用并改良土体材料的变形和强度特性,对地基承载力要求低,对环境适应性高,在许多挡土结构工程和边坡防护工程中被广泛应用.该种工艺下生态袋与加筋的连接强度强弱成为控制生态挡土结构面层乃至整个挡土结构稳定性的关键。通过室内拉拔试验和格栅拉伸试验对它们的连接强度作分离式试验研究。研究显示：生态袋装粘土被格栅反包拉拔试验分离式研究中拉拔总强度,直剪强度,格栅拉伸强度,拉拔试验有效袋-袋界面强度,复合效应力强度均随法向应力的增大而增大;其中格栅拉伸强度,拉拔试验有效袋-袋界面强度,复合效应力强度所占总强度比重范围分别是23.2%~47.4%,19.2%~29.2%,57.6%~22.7%。拉拔试验越来越表现为加筋格栅的拉伸,甚至纵筋被拉出。     

堆石坝面防渗膜-垫层料界面力学特性试验研究

堆石坝面防渗土工膜与垫层料界面的力学特性关系到防渗体的抗滑稳定性以及整个大坝的安全性.采用土工合成材料界面直剪拉拔仪分别对复合膜和HDPE纯膜与无砂混凝土及聚合物透水混凝土两种垫层料、加糙PVC膜与表面复合细骨料聚合物透水混凝土的界面力学特性进行了试验研究.试验结果表明:HDPE纯膜与两种垫层界面的剪应力-剪位移关系具有不同程度的应变软化特征,界面峰值强度高于残余强度;而复合膜与两种垫层界面的剪应力-剪切位移关系无明显软化现象;复合土工膜与两种垫层界面抗剪强度高于纯膜与两种垫层界面的抗剪强度;聚合物透水混凝土和无砂混凝土与复合膜界面抗剪强度差别不大,聚合物透水混凝土界面抗剪强度略低;糙面PVC膜与表面为细骨料聚合物透水混凝土的咬合力较大.     

堆石坝面防渗膜-垫层料界面力学特性试验研究

堆石坝面防渗土工膜与垫层料界面的力学特性关系到防渗体的抗滑稳定性以及整个大坝的安全性.采用土工合成材料界面直剪拉拔仪分别对复合膜和HDPE纯膜与无砂混凝土及聚合物透水混凝土两种垫层料、加糙PVC膜与表面复合细骨料聚合物透水混凝土的界面力学特性进行了试验研究.试验结果表明：HDPE纯膜与两种垫层界面的剪应力-剪位移关系具有不同程度的应变软化特征,界面峰值强度高于残余强度;而复合膜与两种垫层界面的剪应力-剪切位移关系无明显软化现象;复合土工膜与两种垫层界面抗剪强度高于纯膜与两种垫层界面的抗剪强度;聚合物透水混凝土和无砂混凝土与复合膜界面抗剪强度差别不大,聚合物透水混凝土界面抗剪强度略低;糙面PVC膜与表面为细骨料聚合物透水混凝土的咬合力较大.     

加筋土钢塑筋带拉拔特性的室内模型试验研究

通过研制的加筋土筋带拉拔的室内模型试验仪,模拟填土的实际密度、湿度与上覆应力条件,依次进行了0.5 m1、.0 m1、.5 m和2.0 m不同长度筋带的拉拔试验,测试了拉拔力与拉拔变形之间的关系及筋带轴线上不同位置的应变变化过程,揭示了筋带(钢塑带)的抗拉拔力学特性以及筋带的受荷变形特性。实验结果表明,筋带(钢塑带)的拉拔力与筋带长度不呈线性增长的关系;筋带的抗拉拔力与筋带和填土之间的摩阻特性以及筋带的握裹力有密切联系。     

夹竹桃根系拉拔力学试验及计算模型研究

通过原位拉拔试验测定长江上中游地区温暖湿润气候条件下,龄期为1、2和3 a的夹竹桃的整株拉拔力,分析拉拔力与株高、植株质量、地径、根系质量等生长参数之间的相关关系。为探究根系的分布情况及力学特性,采用整株挖掘法提取不同龄期的夹竹桃完整根系,对其根系质量分布进行统计,然后进行室内单根拉伸试验,探究夹竹桃根系抗拉力和抗拉强度与其根系直径的关系。研究结果表明：夹竹桃根系的整株最大拉拔力随龄期的增加而增加,与株高、植株质量、地径、根系质量均存在正相关关系;夹竹桃根系抗拉强度随直径增大而减小,而抗拉力随直径增大而增大;夹竹桃根系的根系质量随龄期的增加而增加,但根系质量集中于[0～10) cm的埋深范围内。通过理论推导,建立考虑根-土界面摩阻特征的根土复合体拉拔力学模型并给出了模型参数确定方法及模型适用范围。由该模型得到的夹竹桃根系的拉拔力计算值与夹竹桃拉拔力实际值相符,验证了模型的合理性,可为实际工程生态护坡效应评价提供理论参考。     

软土地基桩侧表面负摩阻力解析模型

考虑了桩土的相互作用,利用太沙基固结理论建立了桩侧表面负摩阻力非线性解析模型,在此基础上分析了软土地区桩倒表面负摩阻力的影响因素．结果表明,桩体特性、土体特性、桩土界面强度、堆载及土体结构性等对桩基负摩阻力均有不同程度的影响．为类似地层条件下桩基础承载力的设计提供有益参考．     

条带式带倾齿加筋的界面特性及拉拔机理

对低超载下的条带式带倾齿加筋进行大量的拉拔试验,研究拉拔力随齿筋倾角、齿筋高度、齿筋间距的变化特性.在拉拔试验的基础上,推测条带式带倾齿加筋极限拉拔阻力的组成：水平筋上下表面与土体界面摩擦阻力、齿筋的端面摩擦阻力（齿筋端面力的水平分量）、齿筋的侧阻力（拉拔方向前后两侧面压力差的水平分量）、水平筋与齿筋的左右两侧面与土体的摩擦阻力.运用极限平衡理论分析条带式带倾齿加筋砂土的界面作用机理,建立条带式带倾齿加筋极限拉拔力模型.     

考虑剪胀效应的土钉抗拔承载力计算

土钉抗拔承载力是土钉设计中的关键指标之一,但根据相关规范推荐的经验公式得出的计算值范围较大。假定土钉和周围土体的界面强度服从摩尔-库仑准则,并考虑其剪胀性,推导出了土钉侧摩阻力及轴力的解析表达式,从而得到了土钉抗拔承载力的计算公式。通过与试验值的对比,证明了本文公式的有效性。     

全长粘结式锚杆拉拔试验的数值实现

为实现土锚相互作用的数值模拟,研究全长粘结式锚杆拉拔工况下的受力变形特征,利用FLAC 3D建立数值模型,分析锚杆受力特征、土体响应,以及拉拨性能的影响因素.结果表明:①接触面单元能较好地模拟土锚相互作用特征;②锚杆拉拔过程的峰值位移和极限拉拔力均与锚杆长度呈显著线性关系;③锚杆极限拉拔力与锚杆直径同样呈线性关系;④锚杆拉拔过程中,周围土体受到一定影响,其影响范围为:深度2L(L为锚杆长度),水平约1.5L.     

考虑非达西流固结土体中桩基承载时间效应研究

为揭示堆载作用下软土固结沉降过程中桩土相互作用机理,首先,基于非达西流动定律推导土体非达西一维固结非线性方程,考虑土体固结过程中孔隙比和渗透系数等参数变化导致土体的非线性特性,通过有限差分法获得超孔隙水压力的数值解答,建立桩侧土体固结沉降计算模型;其次,基于桩土荷载传递模型,考虑土体有效应力增加对桩土界面强度的影响,提出固结土体中桩基长期承载时间效应计算理论;第三,采用Python语言编制迭代求解计算程序,获得桩身下拉荷载、桩侧负摩阻力以及中性面随时间变化的分布规律;最后,对比本文计算结果与现有试验,并进一步研究排水条件对摩擦桩与端承桩下拉荷载分布及中性面位置变化的影响。研究结果表明:与非达西流动相比,按照达西流动定律计算结果高估了土体的有效应力和桩土界面强度;排水条件对桩基础中性面位置有很大影响,双面排水时摩擦桩中性面位置随结时间向上移动,端承桩则稳定在桩尖附近,单面排水时中性面位置随固结均向下移动;本文计算结果与离心机模型试验结果总体变化规律相似,误差可以接受,提出的桩身下拉荷载及中性面位置计算方法可以高效、准确地预测桩周土体在堆载作用下非达西流动固结过程中桩基长期承载响应。     

考虑固结效应的高填方夯实地基桩侧负摩阻力计算方法

依托在高填方夯实地基上进行的桩侧负摩阻力现场试验,根据负摩阻力测试结果,提出考虑固结效应的高填方夯实地基桩侧负摩阻力计算方法。该方法对高填方地基强夯加固区与非加固区分段进行侧摩阻力计算,采用太沙基一维固结理论计算桩侧土沉降,反映固结效应对桩侧摩阻力的影响,利用土-混凝土界面直接剪切试验得到桩土荷载传递函数,反映桩土相对位移对侧阻力发挥程度的影响,采用有限差分法求得计算公式的数值解,并将计算结果与现场试验结果对比分析。结果表明,采用文中推导的公式计算的桩侧负摩阻力沿深度的变化趋势与现场试验测试结果一致,现场实测桩侧负摩阻力值约是理论计算值的1/2,工程应用时可将理论计算的桩侧负摩阻力值乘以0.5的折减系数。     

土工格栅拉拔试验及筋材受力特性分析

为了研究土工格栅的筋土界面作用特性与受力变形特征,利用自行研发的土工合成材料拉拔试验装置,对土工格栅进行不同竖向荷载的室内拉拔试验,分析格栅不同嵌固长度处的位移及应变特性,以揭示筋土相互作用的受力机理。结果表明,随着拉拔力的增加,土中格栅受力沿着嵌固长度方向发展,格栅前部分的应变持续明显增大;拉拔力沿格栅嵌固长度对周围土体的影响减少减弱,格栅嵌固长度越大,其相对位移与格栅应变越小;随着竖向荷载的增加,土工格栅的应变总趋势是变小;在拉拔力相对较小时,25 k Pa、50 k Pa和75 k Pa竖向荷载作用下格栅应变发展趋势相近,但随着拉拔力的变大,格栅受到土体摩擦力沿嵌固长度扩展,嵌固长度越大格栅后半段变形越少,末段格栅受力越小。     

自重固结下的吹填场地桩基负摩阻力解析解

针对由于受吹填土高压缩、低渗透等不良特性的影响,吹填场地的桩基础受力具有明显特异性,致使桩周土体对桩产生负摩阻力的问题,采用双层地基一维固结模型计算吹填土及下卧土层的固结变形,采用双折线函数模拟桩土间相互作用.在此基础上,建立桩土荷载传递模型,并得到中性点位置及不同打桩时间下轴力、桩侧摩阻力随深度及时间变化的解析解.将解析解计算结果与工程实测数据进行对比,中性点、摩阻力及轴力等的分析结果表明该解析解在实际工程中的应用是可行的.最后基于该解析解分析了各影响因素对桩侧摩阻力、轴力及中性点位置的影响,并与JGJ 94—2008《建筑基桩技术规范》计算的中性点位置和下拉荷载对比,表明JGJ 94—2008计算方法未考虑桩顶荷载及打桩前桩周土体固结的影响,过高地估算了桩基负摩阻力的影响.     

考虑超固结比与泊松效应的荷载传递模型

为了分析超固结状态及泊松效应对砂土管桩界面剪切特性的影响，在传统双曲线荷载传递模型的基础上，采用考虑超固结比的侧向土压力系数，计入由泊松效应引起的侧向土压力增加值，建立能同时考虑砂土超固结比及管桩泊松效应的界面荷载传递模型，对其可靠性进行验证。通过算例对极限摩阻力影响因素进行分析，结果表明：超固结比从1.0增大到3.0，抗压桩和抗拔桩极限摩阻力近似呈线性增大，抗压桩提高约83.6%，抗拔桩提高约92.9%；泊松比从0.1增大到0.3，抗压桩极限摩阻力呈线性增大，提高约3.5%；抗拔桩极限摩阻力呈线性减小，降低约3.6%；桩土模量比从300增大到1 500，抗压桩极限摩阻力降低约7.6%；抗拔桩极限摩阻力提高约9.6%。     

负载条件下纤维加筋土单根纤维拉拔特征及性能

为探究负载条件下纤维拉拔特征及性能,通过自制试验仪器,对不同纤维长度(1、2、3、4 cm)和负载应力(100、200、300、400 kPa)条件下的纤维进行了拉拔试验。试验结果表明:(1)负载条件下,纤维拉拔全过程可分为三个阶段:线性阶段、屈服阶段、软化阶段,拉拔过程连续无明显拉拔力突变情况;(2)随着拉拔位移的增加,线性阶段拉拔力线性增加,软化阶段拉拔力线性下降,拉拔力在线性阶段的增长速率显著大于软化阶段的下降速率;(3)线性阶段拉拔力的增长速率受负载应力和纤维长度变化的影响较小,软化阶段拉拔力的下降速率显著受到负载应力和纤维长度的影响,负载应力越大,下降越快,纤维长度越大,下降越慢;(4)峰值拉拔力随着负载应力和纤维长度的增加而增加;纤维-土界面抗剪强度随着负载应力的增加而增加,随着纤维长度的增加而降低。由此可见,纤维在土中的拉拔特征和性能同时受到纤维长度和负载应力的影响,负载应力增强了纤维-土的界面相互作用,纤维长度会削弱纤维-土的界面相互作用。     

提高桩承载力的灌浆法研究

采用室内试验和实体模型试验的方法,了不同水泥掺和百分比αｗ时水泥土,桩土界面抗剪强度的变化规律及桩侧摩阻变化规律,总结出水泥土 ｃ,ψ值增率ＥＣｉ和Ｅｉ与ａｗ的关系式,桩土界面抗剪强度增率