小間距加筋擋土墻特性研究.pdf

1、傳統(tǒng)的加筋土擋墻MSE在土木工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但傳統(tǒng)的加筋土擋墻由于加筋間距較大，存在結(jié)構(gòu)側(cè)向位移較大、整體變形不協(xié)調(diào)、面板附近筋帶應(yīng)力集中等問題。鑒于傳統(tǒng)加筋土擋墻結(jié)構(gòu)缺陷，國(guó)外學(xué)者提出了加筋間距小于0.3m的新型加筋土結(jié)構(gòu)，即小間距加筋土(Geosynthetics Reinforced Soil，GRS)擋墻。初步研究發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)具有沉降量小、整體穩(wěn)定性好和良好的抗震性能。為探索小間距加筋土擋墻與傳統(tǒng)加筋土擋墻的區(qū)別，了解小

2、間距加筋土擋墻加筋機(jī)理，獲取小間距加筋土擋墻變形規(guī)律。本文對(duì)其加筋機(jī)理及其結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行研究，以促進(jìn)小間距加筋土擋墻在我國(guó)公路工程領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)加筋土結(jié)構(gòu)土拱效應(yīng)研究進(jìn)展和GRS擋墻研究進(jìn)展兩方面進(jìn)行了文獻(xiàn)綜述。⑵利用PFC軟件建立雙軸試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，?duì)粘性土體顆粒進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定，結(jié)果表明：顆粒級(jí)配粒徑范圍在4-12mm，最大與最小粒徑比為3時(shí)，土樣模型幾乎沒有懸浮的顆粒，試樣土體級(jí)配較好；在模擬雙軸試驗(yàn)時(shí)，

3、若顆粒的摩擦系數(shù)擬定過大，顆粒容易發(fā)生擠壓重疊，導(dǎo)致模擬的土體出現(xiàn)失真，建議摩擦系數(shù)盡量控制在1.0以下；顆粒摩擦系數(shù)為0.7時(shí)，模擬土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)最為合理。⑶利用PFC軟件建立加筋土結(jié)構(gòu)顆粒流數(shù)值模型，分析了加筋間距、填料孔隙率和筋-土界面摩擦系數(shù)等對(duì)加筋土結(jié)構(gòu)土拱效應(yīng)的影響。結(jié)果表明：加筋間距過大時(shí)無(wú)法形成土拱，加筋間距過小時(shí)面板處土體受筋帶約束大，土體整體變形均勻，土拱現(xiàn)象不明顯;加筋間距在0.2～0.4m時(shí)有土拱形成，但加筋

4、間距為0.2m時(shí)土拱效應(yīng)最為明顯；加筋土擋墻結(jié)構(gòu)面板處土壓力大小隨加筋間距的增大而增大，且大致為線性關(guān)系;當(dāng)加筋間距≤0.1m時(shí)，加筋土擋墻面板幾乎不受力；土體顆?？障堵蕿?.1，摩擦土拱效應(yīng)最為明顯；筋-土摩擦系數(shù)在0.8時(shí)顆粒間的接觸力最大，土拱效應(yīng)最為明顯;而摩擦系數(shù)為0.3時(shí)顆粒間的接觸力很小，幾乎不存在土拱現(xiàn)象。(5)隨著加筋土結(jié)構(gòu)面板向臨空面移動(dòng)，土體顆粒也隨之產(chǎn)生位移，且隨面板的位移量的增大而增大。⑷利用FLAC軟件分別建

5、立GRS和MSE兩種擋墻模型，分析了結(jié)構(gòu)筋材的拉應(yīng)力和墻體的豎向及側(cè)向位移;采用強(qiáng)度折減法，分析了兩種擋墻模型的塑性區(qū)域，并計(jì)算了兩種擋墻模型的穩(wěn)定性系數(shù)，結(jié)果表明：兩種結(jié)構(gòu)的筋帶拉應(yīng)力分布情況相似，沿加筋土擋墻高度方向，筋帶拉應(yīng)力隨墻高的增加而減??；GRS擋墻和MSE擋墻墻頂最大沉降均出現(xiàn)在離墻面板較近的區(qū)域，且施工期的沉降量遠(yuǎn)大于運(yùn)營(yíng)期的沉降量；GRS擋墻最大側(cè)向位移出現(xiàn)在靠近面板中下部區(qū)域，且側(cè)向位移云圖呈腰鼓分布;而MSE擋墻最

6、大側(cè)向位移出現(xiàn)在整個(gè)墻頂位置，側(cè)向位移分布云圖近似呈三角分布；兩種擋墻模型中上部區(qū)域面板處的側(cè)向土壓力比較小，隨著擋墻埋深的增加，面板處的側(cè)向土壓力逐漸增大。⑸通過離心模型試驗(yàn)方法，分別對(duì)GRS擋墻和MSE擋墻模型進(jìn)行加載前后的對(duì)比試驗(yàn)，分析了墻體的豎向位移及土壓力分布規(guī)律;并對(duì)兩種模型在極限荷載作用下墻體的整體變形、破壞情況進(jìn)行分析。結(jié)果表明：兩種加筋土擋墻的墻頂沉降差異主要體現(xiàn)在加筋土結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，而未加筋土體范圍內(nèi)沉降差異不大；面板