土工格栅加筋砂土的二维等价有限元解析方法

通过试验以及解析结果的分析与比较，针对土工格栅加筋砂土提出了一种简单的二维等价有限元解析方法．有限元解析中砂土的本构关系采用了应变硬软化弹塑性模型，同时也考虑了砂土强度的各向异性以及应力状态的依存性，土工格栅加筋材则简化为板状弹性材料．通过对一组实验结果以及解析结果的分析，合理地得出了土工格栅的配置密度与等价有限解析中加筋材与砂土接触面摩擦角的定量关系．结果表明，在土工格栅的配置形状以及刚性已知的情况下，利用提案的二维等价有限元方法可以较为精确地模拟加筋土的变形与强度特性。     

土工格栅加筋砂土的三轴试验研究

为研究土工格栅的加筋机理,文章设计了3种不同网格尺寸的土工格栅,采用应变控制式三轴仪进行加筋砂土的不固结不排水三轴剪切试验,探究土工格栅网格尺寸、加筋层数及围压对砂土强度特性的影响。试验结果表明：未加筋时,砂土主要表现为中上部鼓胀破坏,随着加筋层数的增加,砂土的破坏形态依次转变为中部鼓胀破坏和剪切破坏;素砂和加筋砂土的偏应力-轴向应变曲线表现为应变软化型。不同网格尺寸的土工格栅对砂土的强度特性影响不同,土工格栅网格尺寸为3 mm×3 mm时,加筋效果类似硬化的“土工布”;1层土工格栅加筋时,随着土工格栅网格尺寸的减小,对砂土的强度影响不大;2、3层土工格栅加筋时,网格尺寸越小,加筋效果越好;加土工格栅可有效提高砂土的黏聚力,当土工格栅网格尺寸较小时,土工格栅还可提高砂土的内摩擦角。     

不同形式土工格栅加筋砂的强度特性

在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）焊接土工格栅的基础上,设计了不同形式的土工格栅,通过三轴剪切试验研究了不同形式土工格栅加筋砂的强度及破坏形态,分析了单向土工格栅横肋间距对加筋砂强度的影响,探讨了格栅基本单元内部筋材布置形式对加筋砂强度的影响.结果表明,不同形式的土工格栅具有不同的加筋效果.其中：多向土工格栅的加筋效果最佳,但材料用量最多,为土工格栅基本单元的2.21倍;双向土工格栅的加筋效果优于单向和三向土工格栅;单向土工格栅在低围压下的加筋效果比三向土工格栅的好,而在高围压下的加筋效果比三向土工格栅的差,且其加筋效果随着横肋间距的减小而增强;单向土工格栅的良好加筋效果主要体现于提高加筋砂的黏聚力,而双向、三向和多向土工格栅的良好加筋效果主要体现在于提高加筋砂的内摩擦角.     

高强格室和格栅格室加筋地基的试验对比

分别对纯砂地基、整体插接式高强土工格室加筋地基和格栅格室加筋地基进行了室内模型试验.通过对比荷载-沉降曲线、地表位移曲线、格室变形以及破裂面的滑移等,研究了整体插接式高强土工格室和格栅格室对加筋地基受力性能的影响,初步分析了2种格室加筋地基的加固机理和破坏模式.试验结果表明,与纯砂地基相比,整体插接式高强土工格室和格栅格室均能有效提高加筋地基承载力,减小地表位移,均化地基中的应力分布,其中格室的最优加筋宽度约在4倍基础宽度.对整体插接式高强土工格室和格栅格室加筋地基进行对比发现,格栅格室组成的筋土复合结构的整体性更好,刚度更大,能更好地约束砂土的侧向滑移,延缓地基中破裂面的出现,进而能更好地提高地基承载力,减小沉降.虽然整体插接式高强土工格室条带的强度较大,但容易在节点处出现沿次要受力方向上的撕裂性破坏,因此需要进一步加强节点强度,改进节点形式.     

土工格栅加筋砂土地基性能模型试验研究

正确评价土S-格栅加筋砂土的地基性能，是进行土工格栅与土之间相互作用分析以及为工程设计、计算与分析确定参数的基础．通过模型试验，对静载条件下土工格栅加筋砂土地基性能进行了研究．由模型试验测量结果得知，在砂土地基中铺设塑料土工格栅，可以使承载力提高10％～40％、侧向位移量减少20％～50％、地基轴线处竖向沉降减少30％～50％．通过比较分析认为，对于条形浅基础加筋地基，最佳加筋层数为2～3层，加筋长度应为基础宽度的3倍．     

双向格栅加筋混凝土地坪的力学性能试验研究

针对混凝土地坪开裂、不均匀沉陷的情况,提出采用强度高的双向土工格栅对混凝土地坪进行加筋,以改善混凝土地坪的力学性能.通过室内试验,比较分析了三种不同强度等级的混凝土试件在有、无格栅加筋时的立方体抗压强度、小梁抗折强度和弯曲韧性;通过大型现场足尺试验,对比分析了混凝土板在有、无格栅加筋时的裂缝发展、极限承载力、板底应变与荷载之间的关系.试验结果表明:双向土工格栅可以明显提高混凝土的抗折强度、极限承载力和弯曲韧性,使混凝土的脆性破坏特征得到显著改善;相比不加筋的混凝土板,采用双向土工格栅加筋后的混凝土板初裂荷载大、裂缝延展慢、板底应变小,极限荷载可以提高约2倍.     

蠕变作用对土工格栅加筋土界面特性影响的研究

为了研究土工格栅的蠕变特性对加筋土界面特性的影响,采用蠕变试验设备及大型直剪试验装置,以两种常用的双向土工格栅为研究对象开展加筋土界面特性试验研究,分析了蠕变作用对土工格栅加筋土的筋土界面工作性能的影响规律。试验结果表明,与纯砂相比,土工格栅加筋后试样内摩擦角变化较小、黏聚力增大,土体的抗剪强度提高;与未蠕变土工格栅加筋砂土相比,蠕变后的土工格栅黏聚力降低,且蠕变加载等级越高,黏聚力下降越多;蠕变加载等级为极限荷载的40%时,土工格栅加筋土的黏聚力下降约30%。在同样的加载等级下,初始抗拉强度较低土工格栅的蠕变变形较初始抗拉强度较高的土工格栅蠕变应变略小。     

土工材料力学性能对风积沙复合地基抗拔加固效果的影响

为促进土工合成材料在输电线路工程地基处理中的选型应用,加固改良铁塔基础风积沙地基抗拔性能,通过室内钢塑土工格栅、塑料双向土工格栅、土工布加筋复合地基基础抗拔性能模型试验,并结合沙漠风积沙常规地基与加筋复合地基基础原位载荷试验中抗拔失稳时地表裂缝分布特征,研究了土工材料改良风积沙地基抗拔性能的加固机理,分析了筋材抗拉强度、伸长率及其与风积沙间摩擦系数性能指标对风积沙地基抗拔性能改良效果的影响。结果表明：复合地基土工材料有利于将基础荷载作用传递扩散至更大范围,通过筋材对基础底板的下拉作用实现基础抗拔性能的提升;筋材拉伸强度对地基抗拔能力提升影响较小,较大的伸长率会弱化地基抗拔加固效果,筋材与风积沙间摩擦系数越大地基抗拔加固效果更优。因此风积沙地基抗拔性能加固处理的筋材选型主要考虑伸长率和摩擦系数,钢塑土工格栅和塑料双向土工格栅的抗拔加固效果优于土工布。     

随机分布剑麻纤维对砂土力学特性的影响

随机分布纤维被广泛用于改良土体力学特性.然而,目前大部分研究主要关注纤维对松散砂土力学特能的影响,很少研究关注纤维加筋密实砂土的力学特性.本文基于三轴试验研究了剑麻纤维加固密实海洋砂土,定量分析了纤维含量、纤维长度、相对密实度、围压对其物理与力学特能的影响.研究表明,剑麻纤维加筋试件的抗剪强度明显高于纯砂试件;随着纤维含量以及纤维长度的增加抗剪切强度逐渐增加;砂土相对密实度的增加使得纤维加固砂土的抗剪能力逐渐增强;围压在一定范围内对改善纤维加筋砂土的力学特性具有一定程度的影响,超过临界正应力后加固效果减弱.     

土工格栅加筋坝坡的抗震效果研究

文章应用动力弹塑性分析方法对土工格栅加筋坝坡的抗震效果进行了研究;通过分析强震作用下坝体的地震反应特性,在加速度反应较大的坝坡——坝顶(1/5H)范围,对称铺设土工格栅;根据地震作用后坝体的剪应变、永久位移以及稳定安全系数来评价其抗震加固效果,同时研究了高土石坝加筋后的破坏机理.结果表明,土工格栅加筋能加强坝顶区堆石体...     

土工格栅加筋路堤现场试验研究

对包裹式加筋路堤进行了现场试验测试分析.试验分别对2种格栅类型、3种不同加筋间距等工况下的土压力、格栅应变、路堤沉降进行了跟踪观测,研究了加筋层数及加筋类型对路堤结构性能的影响.通过试验结果的比较分析发现,包裹式柔性支挡结构土压力受加筋形式及加筋率的影响,双向格栅在降低土压力方面作用更为显著,水平土压力在加筋路堤坡面处接近静止土压力,而加筋体后部则较接近朗肯主动土压力,其分布同时还受到加筋形式和加筋率的影响.应变沿格栅分布并不均匀且各层的分布规律也不尽相同;应变随时间持续会增大,且早期增长快.包裹式加筋对于早期沉降及冻胀的限制作用并不明显.试验显示了加筋路堤的真实工作状态,结果可为土工格栅加筋结构的后续研究和工程实践提供参考.     

饱和软土场地格栅加筋路堤地震动力响应分析

为探讨饱和软土场地中格栅加筋路堤地震动力响应特性规律,基于大型通用有限元分析软件ADINA,建立了饱和软土地基上格栅加筋路堤的数值分析模型,研究了布筋方式、筋材弹性模量与间距及路堤填料性质对格栅加筋路堤地震动力响应的影响规律.结果表明:增大筋材弹性模量可有效提升路堤动力稳定性,且筋材越靠近路堤底部其效果越显著;随着加筋层数增加,加筋效果提升率有所衰减;增加填料摩擦角和填料黏聚力可提高加筋路堤动力性能,但填料土性参数达到一定幅值后,其变化所引起动力性能提升效果降低.     

土工格栅加筋土陡防护堤的试验

对某土工格栅加筋土陡防护堤进行现场试验研究,分析施工期及竣工后一季度期间的加筋体底部竖向土压力、反包体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:土工格栅加筋土陡防护堤底部垂直土压力在横断面上呈非线性分布,路堤中心附近与坡脚附近的平均垂直土压力相差不是很大;堤中心垂直土压力比不加筋的减少了20%以上;不同高度处的格栅应变沿筋长方向呈非线性分布,格栅最大应变不超过4%;反包体后侧向土压力沿堤高呈上小下大的非线性分布;底部垂直土压力、侧向土压力、格栅应变在工后两个月,趋于稳定;安全稳定的土工格栅加筋土陡防护堤是可行的.     

土工格栅在青藏铁路多年冻土区的应用

从土工格栅的工作原理出发,分析了在多年冻土区特殊路基中土工格栅加固过程.通过土工格栅在青藏铁路五道梁地区的应用实例,结合现场变形温度的监测,认为土工格栅对减小路基的沉降影响不大,但能有效地减小侧向变形,从而有效地减小纵向裂纹.采用商业数值计算软件ABAQUS,引入接触单元,模拟青藏铁路五道梁地区的加筋路基的温度、变形过程.数值模拟结果与实际测得的结果吻合,说明土工格栅在青藏铁路应用的合理性.     

土工格栅加筋地基承载特性数值分析

为研究加筋地基承载性能,基于已有室内试验结果采用有限差分法建立加筋地基数值模型,分析竖向荷载下土工格栅加筋地基的力学特性及加筋层数对土体的荷载-沉降变形特性、应力分布及土工格栅位移的影响,探讨筋土结构的内部土体和土工格栅应力位移场的演变规律,引入承载力提高系数综合分析加筋层数对加筋地基的沉降及承载力的影响。研究表明:在竖向荷载作用下,地基土体呈拱状不均匀沉降,基础两侧土体隆起变形,加筋后能够改善地基的不均匀沉降及减小侧向变形,约束基础两侧土体的隆起;土工格栅具有良好的应力扩散作用,加筋地基的承载力随着加筋层数的增加而增加,但增长幅度逐渐变缓,加筋层数为4层时承载力最高,为最佳加筋层数;土工格栅的有效埋深约为1.5B(B为基础宽度),当筋材埋深超出筋材有效深度影响范围,筋材的加筋作用不再增强。     

基于 FBG 传感技术循环荷载下的路堤模型试验

光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating, FBG)作为一种新型的监测元件, 具有精度高、抗干扰能力强和可实时监测等优点. 为了研究在循环荷载作用下土工格栅加筋路堤的力学性能和筋材的变形特性, 采用 USTX-2000 加载装置进行加载, 利用 FBG 传感器进行筋材变形监测, 在不同加筋层数和加筋间距等工况下对加筋路堤进行了模型试验. 试验结果表明: 在长期循环荷载作用下, 土工格栅的应变在水平方向上呈现出由加载板正下方向两侧递减的规律, 且沿筋长方向呈非线性分布; 而在同一工况的竖直方向上, 土工格栅的应变则随着路堤深度的增加而减小; 加筋能够有效减小路堤的沉降量和坡面的法向变形, 路堤内部的土压力也随着加筋显著增加. 该试验证明了 FBG 新型传感技术在路堤边坡监测应用中的可行性和优越性.