格柵加筋黏土結構的試驗研究及穩(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構，可以起到有效提高巖土構筑物的穩(wěn)定性、防滲性、排水性、防凍性及隔離污染等多種作用。盡管目前加筋土結構的應用在數量上和規(guī)模上都是史無前例的，但是關于加筋結構工作機理尚未得到清楚的認識，設計理論和方法還遠遠落后于工程實踐，缺乏嚴密的分析理論與計算方法。邊坡失穩(wěn)是路堤等巖土構筑物的主要破壞形式，研究和實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，因此有必要對影響加筋邊坡穩(wěn)定性的因素進行敏感性分析，本文基于塑性極限分析的上限定理對該敏感性問題進行了分析研究。一直以來，粒狀填料在加筋土結構中一直予以推崇，規(guī)范中也建議使用粗粒土，然而我國幅員遼闊，地質條件千變萬化，在缺乏優(yōu)質填料的區(qū)域，一味地追求填料性質往往會造成過量投資，因此研究細粒土尤其是黏性土填料的加筋結構特性將大為有利加筋土結構的推廣和應用，節(jié)約大量的占地和人力物力，為國家謀取更大的社會

3、效益和經濟效益。本文利用大型拉拔儀，對土工格柵在紅黏土中的拉拔特性進行了試驗研究。另外拉拔力的有效預測是加筋結構準確設計的必要條件，根據試驗資料以及以往的分析方法，本文對土工格柵在黏土中的拉拔荷載預測提供了新的計算方法。另外，加筋支擋結構中常用的面板，目前實際使用的類型很多，然而人們在設計中很少考慮不同面板對于加筋結構性狀的影響，本文根據已有的面板類型，在室內制作了模型，并通過模型墻試驗分別研究了各類面板對擋墻承載力和變形特性的影響。具

4、體地，論文的主要研究內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算了不同坡腳、頂面傾角、內摩擦角、粘聚力、筋帶抗拉強度、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。根據正交分析方法給出了各個因素的敏感性順序，結果顯示土的內摩擦角和地震作用對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。因此對陡

5、坡應重視對土的內摩擦角的選取，并在設計中對地震作用予以重視。 (2)土工格柵加筋路堤的現場試驗研究本文對黑河至大連一級公路榆樹至大口欽段的加筋路堤進行了現場試驗測試分析，試驗分別對兩種格柵類型，三種不同加筋間距等工況下的土壓力、格柵應變、路堤沉降進行了現場觀測，研究了加筋層數及加筋類型對路堤結構性能的影響。通過試驗結果的比較分析，探討了包裹式柔性支擋結構的土壓力分布規(guī)律；格柵應變沿筋帶的分布及其隨時間的變化規(guī)律。同時，加筋對于控

6、制土體沉降，限制凍脹的作用在試驗中也進行了探究。試驗顯示了加筋路堤的真實工作狀態(tài)，結果為土工格柵加筋結構的后續(xù)研究和工程實踐提供參考。 (3)土工格柵在紅黏土中的拉拔試驗研究及拉拔阻抗的預測通過室內大型拉拔試驗設備對土工格柵在黏土中的拉拔特性進行了系統(tǒng)測試，測試結果發(fā)現土工格柵在黏性填料中主要表現為拔出破壞，含水率對拉拔力的影響顯著，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，且此時土的拉拔力與法向荷載關系不大，即

7、格柵與填料之間的似摩擦系數接近0。格柵的應變分布特征證明含水率的增加導致筋土摩擦力的顯著減小。停止加載后，格柵應變在土中會進行重分布，結果橫肋應變增大，而縱肋應變減小。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-位移關系曲線大致可以分為三個階段，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，即格柵的線性增長結束后很快達到極限承載力。目前規(guī)范中關于拉拔阻抗的計算仍然是在土料的內摩擦角基礎上

8、乘以一個折減系數而獲得，此法簡便實用。而要使得極限拉力的預測更加精確則應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，對各部分抗力作用分別予以計算，并根據試驗數據擬合得出了紅黏土中拉拔阻抗計算的公式及其隨含水率的變化。 (4)擋墻面板剛度對土工格柵加筋擋墻工作特性影響的模型試驗研究目前用于加筋土結構的設計方法仍然基于極限平衡設計理論，在普通結構的基礎上考慮筋帶提供的拉力作用，而加筋土結構的面