软土地基刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离散连续耦合数值模拟

基于软土地基直立刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离心模型试验,建立离散-连续耦合数值模型,采用离散单元颗粒流程序PFC和有限差分程序FLAC分别模拟加筋土挡墙和软土地基,研究软土地基上刚/柔性组合墙面加筋土挡墙的性状及内、外部稳定性.研究结果表明,数值模拟的挡墙沉降、墙面水平位移、墙底竖向土压力及墙面弯矩与离心模型试验结果吻合较好;挡墙在自重及上覆荷载作用下产生显著的沉降和不均匀沉降,但挡墙整体仍保持稳定,显示该型挡墙具有很好的适应软土地基大变形的能力;自重及上覆荷载作用使得连接件末端位置产生应力集中,导致此处的地基表面沉降最大;上覆荷载作用下,刚性墙面弯矩在墙中处最大,为外侧受拉,而在靠近墙底和墙顶处较小,为内侧受拉;软土地基上该型挡墙稳定性一般为深层滑移外部稳定性,其破坏面由过挡墙底层筋材后缘填土中的朗肯破坏面和地基中的圆弧滑移面组成;该型挡墙内部稳定性表现为随软土地基滑移破坏,挡墙内筋材由下至上依次断裂,形成过底层连接件后缘的朗肯破坏面.     

刚/柔性组合墙面加筋土挡墙离心模型试验

进行了相同软土地基条件下刚/柔性组合墙面和单一柔性墙面加筋土挡墙的离心模型试验,比较分析了挡墙在墙顶均布荷载作用下的工作性状.试验结果表明,在自重及上覆荷载作用下,刚/柔性组合墙面挡墙其刚性墙面仍基本保持垂直,地基最大沉降发生在连接件锚固端位置;而单一柔性墙面挡墙墙面外倾明显,其地基最大沉降位于墙趾位置;刚/柔性组合墙面加筋土挡墙在工作阶段其墙顶沉降和墙面位移仅为单一柔性墙面挡墙的50%,且前者墙顶不均匀沉降量明显小于后者;刚/柔性组合墙面加筋土挡墙由于预埋件承担了刚性墙面墙背水平土压力,使得筋材拉力及相应的应变减小;刚/柔性组合墙面加筋土挡墙的刚性墙面在墙体中部弯矩最大,为外侧受拉;而墙顶和墙底附近的弯矩较小,为内侧受拉;刚/柔性组合墙面加筋土挡墙能适应软土地基的大变形,并能更好地承担上覆工作荷载.     

包裹式加筋土挡墙的离心模型试验

为评价建造在软土地基上的包裹式加筋土挡墙稳定性,进行了自重加载条件下的离心模型试验,研究了地基土排水固结对挡墙变形的影响.试验结果表明:筋材为挡墙提供了有效的侧向约束,并能调整土体中的应力分布;挡墙施工完毕后,软土地基的固结会导致挡墙产生以沉降为主的长期变形,工后沉降约占总沉降的25%,设计加筋土挡墙时因考虑软土地基固结的影响.     

路堤式加筋土挡墙三维数值模拟

本文采用三维有限元程序Z_Soil对一软土地基上路堤式加筋土挡墙建立考虑流固耦合的三维数值模型,分析其地基沉降、墙面变形、筋材应变分布,以及稳定性,并与实测值和二维有限元Plaxis分析结果进行比较。分析结果表明,采用等效竖向渗透系数模拟塑料排水板处理地基是合理的,计算的地基沉降、墙面变形随时间变化历程与实测结果吻合较好;三维有限元在筋、土及其界面单元模拟上要比二维有限元精细,能较好地模拟墙面“鼓肚”现象;三维有限元计算的筋材应变随地基变形而增大,且挡墙底部筋材应变最大,计算结果符合地基变形情况下筋材应变变化规律;三维有限元模拟的挡墙在平面呈弧形扩展的滑裂面形状和位置与现场试验观测结果一致,其较二维有限元在模拟本问题加筋土挡墙上要更加合理。     

圬工与加筋土组合式挡墙离心模型试验

以湖北十房(十堰至房县)高速公路某处圬工与加筋土组合式挡墙为研究对象,通过土工离心模型试验技术,研究圬工与加筋土组合式挡墙的变形特性及内部土压力分布,并探讨强筋与弱筋(筋材模量)、长筋与短筋(加筋长度)以及密筋与疏筋(层间距)等参数对组合式挡墙的影响.研究发现:圬工挡墙与加筋土挡墙存在明显的相互影响,上部挡墙荷载使圬工挡墙发生内倾,这一内倾使加筋土挡墙上部水平位移进一步增大,并造成墙体底部土压力分布更不均匀;增大土工格栅模量、增加加筋长度、减小加筋间距,更有利于控制加筋土挡墙的变形;加筋土挡墙内部土压力和墙后水平土压力总体上小于理论值,且受挡墙加筋参数的影响;组合挡土结构的墙顶沉降主要发生在施工期,应加强施工质量控制,保证填土的密实度.     

软土地基加筋土挡墙应力应变分析

文章以实际工程为研究背景,通过小比例的软土地基加筋土挡墙模型试验,量测获取了软土地基上加筋土挡土墙的应力应变数据,分析了地基和挡墙的应力应变分布和变化规律,探讨了软土地基上加筋土挡墙的工作性状及其稳定性。     

考虑蠕变效应的软土地基加筋土挡墙变形

为探讨加筋土挡墙结构与软土地基共同作用下的长期性能,通过室内蠕变试验研究了土工格栅和软土的蠕变特性,并结合试验所得的蠕变参数建立了考虑蠕变效应的本构模型,在此基础上采用有限元法对一座软土地基上的土工格栅加筋土挡墙实例工程的工作特性进行了分析,研究了考虑加筋材料蠕变的加筋土挡墙长期变形特性.结果表明:文中所建立的数值模型可以较好地模拟软土地基上加筋土挡墙的长期蠕变力学行为;加筋土挡墙侧向位移随时间延长而逐渐增大,侧向位移沿挡土墙墙高分布呈现中部变形大、两端变形小的特征;最大侧向位移的位置随时间而沿墙高上升;受地基变形的影响,各加筋层的最大拉力和最大应变发生位置与目前土工合成材料加筋土挡墙设计理论认为的朗肯破坏面位置不同.文中还通过数值分析得到了不同时间下土工格栅拉力与应变沿墙高的分布规律,为软土地基上加筋土挡墙的设计提供了参考.     

位移模式对重力式加筋土挡墙受力特性影响模型试验

为研究重力式加筋土挡墙在挡墙位移至极限主动状态下的土体受力与变形形态，通过改变埋设筋材层数、筋材强度和间距、筋材与挡墙连接方式、筋材长度及挡墙位移模式，对挡墙做了6种工况的模型试验，进行了挡墙进入极限主动状态所需最大位移量、墙内竖向土压力、靠近墙面板处水平土压力、墙顶竖向位移及筋材拉伸应变等分布规律的研究.试验结果表明：加筋可以提高挡墙达到极限主动状态所需最大位移量，减小静止状态及主动状态下靠近墙面板处土压力；挡墙进入极限主动状态时，靠近墙面板处填土表面相对沉降较大；挡墙位移对筋材应变影响很小；靠近墙面板处竖向土压力衰减量与埋深正相关，平动模式衰减量最大.加载点下竖向土压力增大量与埋深负相关.在重力式加筋土挡墙上部与底部提高筋材强度及埋设筋材层数，靠近墙面板处提高埋设筋材层数或筋材强度并将筋材与挡墙连接，结构中下部适当减少筋材长度，相比普通重力式挡墙可提高挡墙抗倾覆滑移能力，增强挡墙结构稳定性.     

条带式加筋土挡墙力学性能模型试验及数值模拟

通过室内模型试验对条带式加筋土挡墙的作用机理进行探讨.测试挡墙面板的水平位移、侧向土压力以及筋带轴向应变在填土表面局部逐级加载情况下的变化情况,并利用有限元软件进行数值模拟.数值模拟与模型试验结果一致表明,土体中加入筋体材料能明显提高其稳定性;在各级荷载作用下挡墙面板的侧向土压力沿墙高向下逐渐增大,而侧向位移沿墙高向下则逐渐减小;筋带的轴向应变呈单峰状分布.模型试验中,局部逐级荷载作用下,挡墙面板的侧向土压力增量沿墙高向下逐渐增大;侧向位移增量明显上部大于下部;筋带沿其轴向应变的增量先增大后减小.     

加筋土挡墙滑动破裂面的大型模型试验

通过对加筋土模型挡墙加载破坏现象的观察和破坏后裂缝的逐层剖析,提出了加筋土挡墙新的破裂面形式,认为具有上覆荷载的加筋土结构应存在两组潜在的滑动破裂面,它们都属折线形复合式滑裂面,其下部倾斜部分均为朗金破裂面,而上部分别为过均布荷载中心及过承载板之后加筋体拉裂区后部界面的竖直平面.它们比传统的0.3H法及朗金破裂面更具有普遍性.