格柵加筋黏土結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究及穩(wěn)定性分析.pdf

1、在土中加入一定的抗拉材料而形成的加筋土工結(jié)構(gòu)，可以起到有效提高巖土構(gòu)筑物的穩(wěn)定性、防滲性、排水性、防凍性及隔離污染等多種作用。盡管目前加筋土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用在數(shù)量上和規(guī)模上都是史無前例的，但是關(guān)于加筋結(jié)構(gòu)工作機(jī)理尚未得到清楚的認(rèn)識(shí)，設(shè)計(jì)理論和方法還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工程實(shí)踐，缺乏嚴(yán)密的分析理論與計(jì)算方法。邊坡失穩(wěn)是路堤等巖土構(gòu)筑物的主要破壞形式，研究和實(shí)踐證明加筋邊坡可以提高其穩(wěn)定性，然而影響加筋邊坡的因素眾多，要想合理布置麗更加有效地起到加固土體的

2、作用就需要抓住重要因素，忽略次要因素，因此有必要對(duì)影響加筋邊坡穩(wěn)定性的因素進(jìn)行敏感性分析，本文基于塑性極限分析的上限定理對(duì)該敏感性問題進(jìn)行了分析研究。一直以來，粒狀填料在加筋土結(jié)構(gòu)中一直予以推崇，規(guī)范中也建議使用粗粒土，然而我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)條件千變?nèi)f化，在缺乏優(yōu)質(zhì)填料的區(qū)域，一味地追求填料性質(zhì)往往會(huì)造成過量投資，因此研究細(xì)粒土尤其是黏性土填料的加筋結(jié)構(gòu)特性將大為有利加筋土結(jié)構(gòu)的推廣和應(yīng)用，節(jié)約大量的占地和人力物力，為國(guó)家謀取更大的社會(huì)

3、效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文利用大型拉拔儀，對(duì)土工格柵在紅黏土中的拉拔特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。另外拉拔力的有效預(yù)測(cè)是加筋結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確設(shè)計(jì)的必要條件，根據(jù)試驗(yàn)資料以及以往的分析方法，本文對(duì)土工格柵在黏土中的拉拔荷載預(yù)測(cè)提供了新的計(jì)算方法。另外，加筋支擋結(jié)構(gòu)中常用的面板，目前實(shí)際使用的類型很多，然而人們?cè)谠O(shè)計(jì)中很少考慮不同面板對(duì)于加筋結(jié)構(gòu)性狀的影響，本文根據(jù)已有的面板類型，在室內(nèi)制作了模型，并通過模型墻試驗(yàn)分別研究了各類面板對(duì)擋墻承載力和變形特性的影響。具

4、體地，論文的主要研究?jī)?nèi)容和取得的成果包括以下方面： (1)加筋陡坡臨界高度的影響因素敏感性研究基于塑性極限分析的上限定理，利用自編程序分別計(jì)算了不同坡腳、頂面傾角、內(nèi)摩擦角、粘聚力、筋帶抗拉強(qiáng)度、加筋間距、加筋形式、填土重度、地震烈度、頂部荷載共10種影響因素作用下加筋陡坡的臨界極限高度。根據(jù)正交分析方法給出了各個(gè)因素的敏感性順序，結(jié)果顯示土的內(nèi)摩擦角和地震作用對(duì)陡坡臨界高度的影響最為顯著，粘聚力敏感性則較緩坡有所下降。因此對(duì)陡

5、坡應(yīng)重視對(duì)土的內(nèi)摩擦角的選取，并在設(shè)計(jì)中對(duì)地震作用予以重視。 (2)土工格柵加筋路堤的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究本文對(duì)黑河至大連一級(jí)公路榆樹至大口欽段的加筋路堤進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試分析，試驗(yàn)分別對(duì)兩種格柵類型，三種不同加筋間距等工況下的土壓力、格柵應(yīng)變、路堤沉降進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，研究了加筋層數(shù)及加筋類型對(duì)路堤結(jié)構(gòu)性能的影響。通過試驗(yàn)結(jié)果的比較分析，探討了包裹式柔性支擋結(jié)構(gòu)的土壓力分布規(guī)律；格柵應(yīng)變沿筋帶的分布及其隨時(shí)間的變化規(guī)律。同時(shí)，加筋對(duì)于控

6、制土體沉降，限制凍脹的作用在試驗(yàn)中也進(jìn)行了探究。試驗(yàn)顯示了加筋路堤的真實(shí)工作狀態(tài)，結(jié)果為土工格柵加筋結(jié)構(gòu)的后續(xù)研究和工程實(shí)踐提供參考。 (3)土工格柵在紅黏土中的拉拔試驗(yàn)研究及拉拔阻抗的預(yù)測(cè)通過室內(nèi)大型拉拔試驗(yàn)設(shè)備對(duì)土工格柵在黏土中的拉拔特性進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)土工格柵在黏性填料中主要表現(xiàn)為拔出破壞，含水率對(duì)拉拔力的影響顯著，拉拔極限荷載隨含水率的增加逐漸降低，在塑限附近趨于—常數(shù)，且此時(shí)土的拉拔力與法向荷載關(guān)系不大，即

7、格柵與填料之間的似摩擦系數(shù)接近0。格柵的應(yīng)變分布特征證明含水率的增加導(dǎo)致筋土摩擦力的顯著減小。停止加載后，格柵應(yīng)變?cè)谕林袝?huì)進(jìn)行重分布，結(jié)果橫肋應(yīng)變?cè)龃?，而縱肋應(yīng)變減小。含水率除了影響極限拉拔力，還影響格柵的拉拔過程。拉拔力-位移關(guān)系曲線大致可以分為三個(gè)階段，線性上升階段、非線性上升階段以及極限承載力階段，隨著含水率的增加，第二階段逐漸縮短，即格柵的線性增長(zhǎng)結(jié)束后很快達(dá)到極限承載力。目前規(guī)范中關(guān)于拉拔阻抗的計(jì)算仍然是在土料的內(nèi)摩擦角基礎(chǔ)上

8、乘以一個(gè)折減系數(shù)而獲得，此法簡(jiǎn)便實(shí)用。而要使得極限拉力的預(yù)測(cè)更加精確則應(yīng)該尋求更為合理且有效的方法。本文基于拉拔阻力來自橫、縱肋的摩擦與橫肋阻隔作用的疊加，對(duì)各部分抗力作用分別予以計(jì)算，并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得出了紅黏土中拉拔阻抗計(jì)算的公式及其隨含水率的變化。 (4)擋墻面板剛度對(duì)土工格柵加筋擋墻工作特性影響的模型試驗(yàn)研究目前用于加筋土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法仍然基于極限平衡設(shè)計(jì)理論，在普通結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上考慮筋帶提供的拉力作用，而加筋土結(jié)構(gòu)的面