双向和三向土工格栅筋土界面特性对比试验研究

以双向土工格栅SS20和三向土工格栅TX160为对象,通过开展室内直剪试验和拉拔试验,并对拉拔试验中土工格栅试样4个断面的位移进行量测,研究了SS20和TX160的变形及筋土界面特性,对比分析了SS20和TX160方案的筋土界面剪应力发挥过程和作用机制、土工格栅变形、筋土界面剪胀(缩)特性和强度参数,同时探讨了试验方法对试验结果的影响.研究结果表明:拉拔试验中,TX160的筋土相互作用集中在拉拔端附近,而SS20沿试样全长均能较好地发挥其作用;相比于SS20,增大竖向压力可以更好地增强TX160与周围填料颗粒的相互作用;SS20方案的峰值摩擦角和残余摩擦角均大于TX160方案,但黏聚力刚好相反;竖向压力对直剪试验和拉拔试验所得筋土界面强度参数均有明显影响,实际工程应用中应根据土工格栅的实际应力状态确定合理的试验竖向压力.     

填料粒径对经编格栅界面作用特性影响试验研究

加筋材料与填料间的界面抗剪摩擦强度特性指标在有关加筋土工程中非常关键,对加筋土工程的安全和稳定影响较大.分别选择粉土,砂土,碎石3种填料对应工程常用的细中粗3种不同粒径工程填料与经编土工格栅分别进行室内拉拔试验来研究其界面作用特性.得到了抗剪摩擦强度与法向应力的关系,填料粒径对突变范围影响,颗粒粒径对拉拔试验峰值的影响,并对相关工程设计施工监测给出一定指导建议.     

土工合成材料拉拔试验中若干影响因素的分析

正确评价土工格栅拉拔特性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,具有重要的实际意义。本文在总结前人所做的大量拉拔试验的基础上,阐述了影响土工格栅拉拔试验的若干因素。     

含水率和冻融循环对筋土界面剪切特性的影响

制作了一套可实现温度控制的筋土界面直剪试验设备。为了研究含水率、界面温度、冻融循环次数对筋土界面剪切特性的影响,开展11组土工格栅-砂土界面直剪试验。研究结果表明,筋土界面的黏聚力和摩擦角均随含水率的增加而减小,当含水率提高时,筋土间的抗剪强度减弱。加筋可显著提高冻土的抗剪强度,当界面温度为-10℃时,土工格栅-砂土界面剪应力峰值较冻结后砂土的剪应力增加了约20%。筋土界面剪应力随着界面温度的降低而增大,当界面温度在0℃以下时,剪应力较大且剪应力-剪切位移曲线会出现峰值强度和残余强度,而在无冻结情况下,筋土界面剪应力稳定值基本相同。冻融循环后筋土界面的抗剪强度减小,筋土界面的黏聚力和摩擦角均随着冻融循环次数的增加而减小,但在4次冻融循环后趋于稳定。研究成果可为冻土地区土工格栅加筋土结构的设计和应用提供理论依据。     

土工织物拉拔试验中筋土界面力学特性

针对土工织物筋土接触面的软化和塑性流动现象，根据拉拔试验的结果，提出了剪应力一位移关系的三阶段弹塑性模型．由筋材的受力特性建立微分控制方程，并通过有限差分法进行求解，得到了拉拔试验中的非线性位移、应变、拉力和剪应力等参量．算例分析了拉拔试验中的拉拔力一位移关系，并与线弹性模型和双曲线模型分析的结果进行比较．结果表明，分阶段弹塑性模型分析更符合实际情况．     

考虑格栅蠕变性的筋土复合体应力计算方法

将土工格栅加筋土作为宏观均匀的各向异性材料,假定加筋土宏观应力由土和筋材两种微观应力所组成,格栅与土之间不发生相对滑动,土为理想弹塑性材料并满足Mohr—Coulomb破坏准则,格栅为粘弹性材料;通过引入格栅蠕变模型。建立了筋-土复合体应力计算方法,进而探讨了格栅蠕变参数、土的变形与强度参数对筋-土复合体应力状态的影响．结果表明：筋-土相互作用效应将加速埋置于土中的格栅应力松弛过程;当格栅变形模量较低时,对复合材料中土到达塑性状态所需要的时间影响较大,且土体塑性到达时间对土的内摩擦角具有较强的依赖性,土和格栅的微观应力随土的内摩擦角增大而减小,而格栅的微观应力随加筋层间距的增大而增大．     

土工格栅横肋与砂土接触面的细观试验

利用拉拔模型试验设备,在不同法向压力下进行一系列的拉拔试验,应用数码可视化跟踪技术,结合土体变形无标点量测技术来研究双向土工格栅横肋与砂土界面相互作用的细观特性.以数码可视化跟踪技术跟踪拍摄土工格栅横肋与砂土界面的相互作用过程,并通过量化分析得到界面的运动变化规律.分析结果表明,拉拔试验的似摩擦系数与上部法向应力相关,细观试验表明横肋与砂土接触的上下界面厚度并不一样,上界面厚度大于下界面厚度,横肋上界面运动较为剧烈.细观试验位移应变图显示,横肋刺入的破坏与Jewell提出的计算模式非常相似,但上部区域略大于下部区域,基本验证了Jewell刺入破坏机理.     

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.     

加筋层数对土工格栅加筋粘土土体变形及强度的影响

对土工格栅加筋粘土进行了固结不排水三轴压缩试验以研究加筋粘土的力学特性。试样含水率22．5％,布置的筋材层数分别为0—4层,围压分别为100、200、300kPa。试验结果表明,在粘土中加入土工格栅,可以有效约束试样的侧向变形,提高粘土的峰值强度,提高抗剪强度指标c、ψ值。试验结果同时反映出并不是筋材布置层数越多力学效果就越好,布置2层筋材的试样优于布置3或4层筋材的试样。     

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。     

玄武岩纤维土工格栅加筋膨胀土三轴试验

采用玄武岩纤维双向土工格栅加筋膨胀土,分层压实成直径101 mm、高200 mm的试样,进行加筋与不加筋、饱和与非饱和的膨胀土试样在不同围压下的固结不排水三轴试验,研究其强度特性的变化。结果表明:饱和试样破坏模式表现为塑性破坏,非饱和试样破坏模式表现为偏脆性破坏;非饱和试样达到峰值强度时的轴向应变(5%以内)明显小于饱和试样(11%左右),同时峰值强度显著增加;同种加筋类型下,非饱和试样黏聚力远远大于饱和试样,而内摩擦角提高相对较小;无论饱和试样还是非饱和试样,与未加筋土相比,加筋膨胀土初始屈服应力增大,峰值强度提高,且随加筋层数增多,其提高值增大;无论饱和试样还是非饱和试样,加筋使膨胀土的内摩擦角略有提高,而黏聚力提高值相对明显。     

HDPE土工格栅加筋土结构的筋材长期强度研究

土工格栅筋材长期强度是加筋土结构设计中的重要参数,其受土工格栅在施工及其使用过程中的施工损伤、蠕变和生物化学侵蚀等因素的影响.为了确定高密度聚乙烯(HDPE)土工格栅筋材在加筋土结构使用过程中的长期强度,进行了相关室内外试验研究,分析了土工格栅在土体介质和空气介质中的拉伸强度及拉伸速率对其强度特性的影响,计算了5种不同级配填料介质中土工格栅施工损伤折减系数,确定了典型土工格栅的蠕变试验方法及蠕变折减系数,探讨了土工格栅的老化折减系数.     

利用土工格栅减小桥台桩土压力和桩体位移的研究

江苏省高速公路施工工艺普遍采用先进行桥台桩的施工,后进行桥台台背填土施工的工艺,造成部分桥台桩受到较大的土压力作用而发生较大的位移,给工程带来不良的后果.针对此现象采用在桥台桩后土体内铺设土工格栅的方法,以减小土体对桥台桩的土压力并减小桥台桩的位移.根据现场实测的结果,该施工工艺效果良好.     

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.     

土工格室与砂土拉拔试验离散元细观分析

为研究土工格室加筋砂土的界面作用特性,采用离散元程序(PFC3D)建立土工格室加筋砂土的拉拔试验数值模型,分析了拉拔过程中的筋土界面位移、格室节点受力及界面接触力和孔隙率等宏细观参数的变化规律,揭示了土工格室加筋砂土在拉拔过程中筋土界面作用的宏细观机理。结果表明:格室拉拔阻力主要由格室纵肋界面摩擦阻力及格室横肋的被动承载力组成,界面摩擦阻力在前期发挥主要作用,而横肋的被动承载力在后期发挥主要作用;筋土界面区域的土体接触力和局部孔隙率随拉拔位移发生疏密相间的变化,界面区域砂土发生脱空,同时局部土体产生剪胀作用,对应界面孔隙率增大;宏观上随着拉拔位移增加,颗粒挤密咬合能力增强,对应的细观参数(界面接触力和界面局部孔隙率)发生起伏变化,界面区域接触力增大从而使得拉拔阻力随格室拉拔位移的增大而增大。     

基于离散元的冲击荷载下加筋道砟细观研究

为了从细观上探究冲击荷载下加筋材料加固作用机制,通过离散元方法建立道砟颗粒模型,采用平行黏结模型建立土工格栅、土工格室柔性模型;通过对比室内道砟冲击试验和数值模拟结果,从宏观、细观上研究道砟竖向累积沉降和侧向变形,并对道砟应力链分布、颗粒接触和位移等进行细观分析。结果表明：在冲击高度为250 mm时,相较于未加筋道砟,土工格栅加筋道砟的竖向沉降和侧向变形分别减少24.4%和12.7%,土工格室加筋道砟分别减少33.5%和24.0%;由于道砟加固区存在垫层效应,土工格栅和土工格室加筋道砟的颗粒接触数分别增加9.3%和42.6%,平均接触力分别减少5.6%和16.7%;对比道砟颗粒平均位移,土工格栅和土工格室加筋工况相较于未加筋工况分别减少13.3%和21.1%,土工格室加固效果比土工格栅更为显著。     

差异沉降对土工格栅加筋路堤工作性能影响的试验研究

通过室内模型试验,研究了新旧路基差异沉降作用下土工格栅加筋拓宽路堤填土的工作性状;试验共设计了在加筋拓宽路堤填土中不铺设土工格栅、铺设2层土工格栅,新填路基发生0、20、30、50 mm差异沉降等6种工况,测试和分析了荷载作用下各工况路堤的不均匀沉降分布和土工格栅的变形特性.结果表明:在加筋拓宽路堤填土顶层和底层加铺土...