土工格柵加筋砂土的特性研究及加筋墊層的承載力計(jì)算.pdf

1、作為一種剛剛引進(jìn)市場(chǎng)不久的新型土工格柵，三角形土工格柵有著更穩(wěn)定的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，可以在各個(gè)方向提供更均勻的約束。目前世界上各國(guó)對(duì)于該土工格柵的基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用技術(shù)剛剛起步，研究數(shù)據(jù)還非常有限。
　　 因此很有必要開(kāi)展三角形土工格柵加筋地基的試驗(yàn)、理論及應(yīng)用的研究，加快我國(guó)對(duì)新產(chǎn)品研究應(yīng)用的步伐，縮短與國(guó)際間的差距，更好地為工程實(shí)踐服務(wù)。利用美國(guó)堪薩斯大學(xué)、建筑與環(huán)境學(xué)院設(shè)計(jì)制造的直剪儀進(jìn)行了三角形土工格柵加筋砂土的室內(nèi)直剪試驗(yàn)，研

2、究了三角形土工格柵與砂土的界面特性；通過(guò)室內(nèi)載荷試驗(yàn)，研究r三角形土工格柵加筋砂土的承載力性狀；采用FLAc數(shù)值模擬，分析了三角形土工格柵在不同方向拉力作用下的張拉性能，同時(shí)對(duì)施工損傷下的強(qiáng)度損失也作了一些探討，為三角形土工格柵進(jìn)一步在工程中推廣應(yīng)用提供了試驗(yàn)和理論研究基礎(chǔ)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)原位載荷試驗(yàn)結(jié)果，討論了加筋地基承載力計(jì)算方法。本文獲得主要結(jié)論如下：
　　 (1)采用室內(nèi)直剪試驗(yàn)，首次對(duì)新型三角形土工格柵與砂土的界面特性進(jìn)行了

3、研究，探討了影響土J二格柵筋土界面特性的因素，引入摩擦系數(shù)比，對(duì)三角形土工格柵筋土界面特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。試驗(yàn)表明，三角形土工格柵和雙向土工格柵加筋砂土的剪切應(yīng)力與剪切位移的關(guān)系曲線(xiàn)變化規(guī)律基本相同，剪應(yīng)力與垂直荷載問(wèn)存在線(xiàn)性關(guān)系，可用莫爾庫(kù)倫抗剪強(qiáng)度公式表示。峰值強(qiáng)度條件下，雙向土工格柵和砂土界面摩擦角與砂土的內(nèi)摩擦角基本相等，筋土界面抗剪強(qiáng)度較砂l(fā)十抗剪強(qiáng)度的提高主要決定于格柵肋條上下表面與砂土顆粒的摩擦作用和格柵肋條對(duì)砂土顆粒的“嵌固”

4、作用使顆粒間的“咬合力”提高引起的似粘聚力增加；三角形土工格柵和砂土的摩擦角大于砂土的內(nèi)摩擦角，筋土界面抗剪強(qiáng)度的提高除考慮似粘聚力提高外，需適當(dāng)考慮摩擦角增量的貢獻(xiàn)。這是由于三角形格柵的形狀優(yōu)勢(shì)，對(duì)砂土顆粒提供了更大的側(cè)向約束和“嵌固”作用，不僅使筋土界面的似粘聚力提高，同時(shí)也引起摩擦角的明顯增大。引入柵孔形狀參數(shù)，分析了柵孔形狀對(duì)筋土界面相互作用的影響，驗(yàn)證了三角形土工格柵三角形柵孔的優(yōu)越性，同時(shí)從四個(gè)階段簡(jiǎn)要分析了土工格柵與砂土界

5、面破壞的機(jī)理。
　　 (2)首次采用模擬的方法，提出簡(jiǎn)化分析模型，分析了三角形土工格柵和雙向土工格柵在不同方向拉力作用下的張拉性能，研究了抗拉強(qiáng)度和抗拉剛度的分布受柵格形狀，肋條截面積，肋條彈性模量變化的影響規(guī)律。
　　 通過(guò)模擬分析發(fā)現(xiàn)，雙向土工格柵的抗拉強(qiáng)度和抗拉剛度極大程度上與單向拉力的方向有關(guān)，而三角形土工格柵抗拉強(qiáng)度和抗拉剛度受拉力方向影響較小。肋條彈性模量和截面積的增加均會(huì)引起三角形土工格柵抗拉強(qiáng)度和抗拉剛度

6、的增加。
　　 (3)將施工損傷的概念引入數(shù)值模擬模型中，模擬分析了土工格柵不同損傷程度下的抗拉強(qiáng)度變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著損傷程度的增加，兩種格柵的強(qiáng)度近似呈線(xiàn)性遞減，30。方向抗拉強(qiáng)度變化較其它方向變化大。雙向土工格柵極限抗拉強(qiáng)度受施工損傷的影響較三角形土工格柵敏感。建議三角形七工格柵的施工損傷折減系數(shù)以30。方向下25％一75％損傷范圍內(nèi)取值。
　　 (4)利用室內(nèi)模型試驗(yàn)方法，首次對(duì)三角形土工格柵加筋砂土開(kāi)展載荷試驗(yàn)

7、研究。試驗(yàn)表明，三角形土工格柵或雙向土工格柵加筋，均可提高砂土地基的極限承載力和剛度，同時(shí)可提高加筋地基的模量。三角形土工格柵首層加筋間距為。1/3倍的基礎(chǔ)寬度時(shí)，加筋效果最好。單層加筋時(shí)，在地基允許變形范圍內(nèi)，筋材抗拉強(qiáng)度接近的條件下，三角形土工格柵較雙向土工格柵更能有效地發(fā)揮作用。引入承重比的概念，從經(jīng)濟(jì)方面研究了三角形土工格柵的優(yōu)越性。選用土工格柵進(jìn)行地基加筋時(shí)，需結(jié)合工程實(shí)際，選擇合適的格柵類(lèi)型、格柵型號(hào)和加筋參數(shù)。