土工合成材料界面作用特性的拉拔试验研究

在土工合成材料加筋土工程中,土工合成材料与填料的界面作用特性是最关键的技术指标,因此利用拉拔试验研究土工合成材料与填料的界面作用特性是非常必要的。以5种不同种类的国产土工合成材料为加筋材料,以砂和石灰粉煤灰为填料,比较了各种土工合成材料与填料的界面作用特性,试验表明:（1）石灰粉煤灰自重较轻,摩擦角高,并且比砂的拉拔系数相对偏高一倍左右,是理想的土工合成材料加筋土工程的填料;（2）土工合成材料的拉拔系数从高到低排序为涤纶纤维经编土工格栅最高,塑料拉伸土工格栅次之,土工网较低,土工织物最低;（3）不同填料、不同土工合成材料的拉拔系数相差较大,具体加筋土工程采用的拉拔系数需要通过拉拔试验确定。这些结论可指导土工合成材料的优选和研究加筋机理。     

土工格栅加筋土地基平板载荷试验研究

在近年来的岩土工程实践中,土工合成材料加筋土技术得到越来越广泛的应用。采用平板载荷板试验方法,进行了多组加筋砂土地基模型试验,监测和分析了不同加筋材料（双向格栅与四向格栅）和加筋层数对土工格栅加筋土地基承载特性的影响。研究结果表明：土工格栅加筋土地基与无筋地基相比,承载性能得到改善,双层加筋明显优于单层加筋;土工格栅加筋限制了浅层地基的侧向变形,相同荷载下地基沉降减小,可恢复变形增大;模型试验中测得加筋材料应变和拉力很小,与土工格栅强度相比,拉伸模量对加筋土地基承载力的贡献更大。     

双向土工格栅加筋碎石桩单轴压缩试验

对拉伸塑料、焊接聚酯和经编涤纶等3种双向土工格栅加筋碎石桩桩体进行单轴压缩试验,以研究不同双向土工格栅加筋碎石桩桩体的变形和强度特性。研究结果表明:拉伸塑料和经编涤纶格栅加筋碎石桩桩体强度与筋材强度之间呈较好的线性关系,而焊接聚酯格栅加筋碎石桩桩体强度与筋材强度之间的线性关系较差;拉伸塑料格栅加筋碎石桩桩体破坏时其格栅本身拉伸强度能充分发挥,而焊接聚酯格栅和经编涤纶格栅加筋碎石桩桩体,均在这两种格栅远未达到其本身拉伸强度前,因格栅焊接点脱开或横肋从纵肋中抽离而导致破坏,拉伸塑料格栅加筋碎石桩桩体强度要显著高于经编涤纶和焊接聚酯格栅加筋碎石桩桩体强度;在实际工程中可采用双向拉伸塑料格栅来加筋碎石桩桩体,其桩体强度可采用聚丙烯土工编织布加筋碎石桩桩体强度修正公式计算。     

剪切速率和材料特性对筋-土界面抗剪强度的影响

土工合成材料与填料之间的界面强度参数是加筋-土工程设计的关键技术指标,筋-土界面的直剪试验和拉拔试验在界面剪切特性试验研究中应用最为广泛。利用土工格栅、土工织物与砂土的直剪试验和拉拔试验,研究了剪切速率和筋材性质对筋-土界面强度的影响。研究结果表明,当剪切速率不超过一定界限（如7.0 mm/min）时,其对直剪试验结果的影响可以忽略;筋-土界面强度受加筋材料及砂土特性的影响,双向聚丙烯土工格栅和土工织物与砂土之间的内摩擦角与纯砂接近,界面强度较高,而玻纤格栅因其延伸率低和网格尺寸较小,与砂土的界面强度比较低。     

第六届全国土工合成材料加筋土学术研讨会(一号通知)

正土工合成材料在土木工程各个领域得到了广泛的应用,我国土工合成材料加筋土技术在取得了长足的发展的同时,在工程实践中也出现了一些新的问题。中国土工合成材料工程协会加筋专业委员会和国际土工合成材料学会中国委员会将于2017年5月15日至17日召开第6届土工合成材料加筋土学术研讨会,围绕加筋土挡墙的工作机理、设计方法、施工与监测、案例与服役效果评价等展开研讨,直面工程应用中存在的问题和挑战。     

基于数字图像分析的土工合成材料加筋砂土拉拔试验研究

由于加筋土界面作用的复杂性,加筋土工程建设中铺设土工格栅时往往采用经验的方法,很大程度上造成了土工格栅的浪费及工程安全隐患,理清不同填料筋土界面作用的影响范围,有助于确定加筋土结构的合理加筋间距。为了揭示不同填料筋土界面作用的影响范围,采用4种不同类型的砂土与格栅在不同法向应力下进行了一系列的拉拔试验,并结合数字图像量测技术,分析了不同类型砂土下界面剪切带厚度、颗粒位移矢量、格栅拉拔阻力峰值及应变等演变规律。研究表明：界面剪切带厚度H随法向应力σ_v与砂土平均粒径d₅₀的增加而增大,通过多变量拟合的方法,得到了H、σ_v与d₅₀三者之间的函数表达式;格栅在拉拔过程中,砂土颗粒位移矢量以土工格栅为界有着显著的差别,格栅上部的颗粒位移矢量明显大于下部颗粒,且在格栅上下一定范围内会形成颗粒位移矢量集中带;拉拔阻力峰值随σ_v及d₅₀的增加而增大;不同类型砂土各区段的格栅应变均表现出由前向后依次递减的趋势。     

土工合成材料在沥青路面的应用及其设计

随着交通量和轴载的增加,对路面使用性能的要求越来越高,这也促进了路用土工合成材料产品的不断发展。国内外对土工合成材料应用于沥青路面进行了大量的室内与现场试验及理论分析工作。结果表明,土工合成材料能有效防止各种病害,改善路面的使用性能。对目前土工合成材料在沥青路面结构应用的几种设计方法进行了分析和评价,并根据美国地沥青协会（AI）所提出沥青路面罩面的设计程序,介绍了土工合成材料用于沥青罩面加筋,以减薄罩面厚度的设计方法。     

聚丙烯纤维加筋灰土的三轴强度特性

加筋技术作为20世纪一项重大发明,广泛运用于挡土墙、堤坝、桥台、护坡等工程中。加筋技术的快速发展推动了加筋材料的快速演变,催生了土工织物、土工格栅、土工格室等一大批土工合成材料,但加筋材料有一弱点：即筋材与填料间容易出现潜在破坏面。过去填料使用的是黏土、砂土,其强度都比较稳定,时间对其强度的影响极小。对于灰土这一类材料,其强度受时间影响较大,是否适于作为加筋土填料需进行研究。选取聚丙烯纤维作为加筋材料,研究了聚丙烯纤维加筋灰土的强度与变形特性。试验中,将3种不同百分比（0.05%,0.15%和0.25%）的聚丙烯纤维分别掺入到灰土比为1：9,2：8,3：7的灰土试样中,配制试样。通过三轴试验研究了不同纤维加筋率、不同灰土比、不同龄期及不同围压对加筋灰土的影响。试验结果表明：与普通的灰土相比,聚丙烯纤维加筋灰土其峰值偏应力和抗剪强度均有不同幅度提高     

用土工合成材料治理道路翻浆的研究

介绍了各种土工合成材料的排水、隔离、渗滤、加筋等功能作用。根据路基土的物理力学性能和水力性能与土工合成材料的材料特性,决定采用复合土工膜、沥青玻璃布、沥青棉胶布、竹排等,工程实践表明,采用了土工合成材料后,大大减轻了路基冻害现象,不失为一种较为理想的治理路基翻浆冒泥的方法。土工合成材料治理道路翻浆,可以使路基的破损程度降到最低,为车辆运行提供平坦的路面。     

土工合成材料在多年冻土地区路基病害处治中的应用技术研究

纵向裂缝与不均匀变形是多年冻土地区路基病害的主要类型,成因复杂,久治不愈.综合国内外现有成果,对于路基不均匀变形,根据其成因,分别提出了土工合成材料处治不均匀变形技术与土工合成材料处治路基阳坡变形技术等处治措施.对于路基纵向裂缝,根据其不同分类与不同严重程度,分别提出了土工合成材料处治纵向裂缝技术、柔性枕梁处治技术、边坡分层加筋处治技术等处治措施;根据多年冻土地区路基特点与环境条件,从土工合成材料的强度特性、构造特性、耐久性及抗施工损伤性能等方面,提出了土工合成材料选择时的原则.结合青藏公路纵向裂缝处治工程,研究了土工合成材料处治病害施工技术,解决了该地区使用土工合成材料时的工程关键技术.     

Disturbed state model for sand–geosynthetic interfaces and application to pull-out tests

Successful numerical simulation of geosynthetic-reinforced earth structures depends on selecting proper constitutive models for soils, geosynthetics and soil–geosynthetic interfaces. Many constitutive models are available for modelling soils and geosynthetics. However, constitutive models for soil–geosynthetic interfaces which can capture most of the important characteristics of interface response are not readily available. In this paper, an elasto-plastic constitutive model based on the disturbed state concept (DSC) for geosynthetic–soil interfaces has been presented. The proposed model is capable of capturing most of the important characteristics of interface response, such as dilation, hardening and softening. The behaviour of interfaces under the direct shear test has been predicted by the model. The present model has been implemented in the finite element procedure in association with the thin-layer element. Five pull-out tests with two different geogrids have been simulated numerically using FEM. For the calibration of the constitutive models used in FEM, the standard laboratory tests used are: (1) triaxial tests for the sand, (2) direct shear tests for the interfaces and (3) axial tension tests for the geogrids. The results of the finite element simulations of pull-out tests agree well with the test data. The proposed model can be used for the stress-deformation study of geosynthetic-reinforced embankments through numerical simulation. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

土工格栅与砂土相互作用机制的拉拔试验研究

筋土之间的相互作用机制复杂,是土工合成材料加筋加固应用中的核心问题。通过室内拉拔试验,研究了土工格栅与砂土相互作用机制和格栅几何特征对拉拔阻力的影响。初步揭示了格栅横肋和纵肋在拉拔模式下的作用机制和格栅网格刚度对拉拔阻力的影响。结果表明,在拉拔位移较小时,纵肋摩阻力和横肋被动阻力几乎同步增长;在拉拔位移较大时,纵肋摩阻力逐步达到峰值,拉拔力的增量大部分来源于被动阻力的进一步增长。土工格栅拉伸模量和网格刚度是影响筋土界面力学特性的重要因素。     

加筋带布置对地基承载力的影响

现场原位载荷试验表明：素碎石薄垫层(Z/B=0.2)地基经土工带加筋后，能提高地基承载力。通过承载力比BCR分析加筋层数Ⅳ、加筋首层间距U、加筋带间距H、加筋线密度LDR对地基承载力的影响，并对极限稳定时筋带的设计拉力进行了讨论，提出用筋带的设计强度预估加筋地基极限承载力。     

HDPE和PET土工格栅加筋路堤作用的对比研究

为了研究高密度聚乙烯（HDPE）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）两种土工格栅在返包式加筋路堤中的加筋效果,基于HDPE和PET的拉伸试验结果,采用FLAC3D有限差分程序并结合现场监测数据对比,分析了加筋路堤中两种土工格栅的受力变形规律。结果表明,土工格栅特性对返包式加筋路堤变形具有明显影响,影响程度与其上部土压力大小密切相关;在加筋土路堤的中下部,土压力较大,HDPE格栅前1/3段和后1/3段的应变存在较大差别,PET格栅的应变沿长度分布相对均匀;随着上部土压力的减小,格栅材料特性的影响减弱,两种格栅的应变曲线趋于接近;PET格栅对加筋路堤水平变形的控制作用更为明显;HDPE格栅加筋路堤的垂直和水平土压力值及其分布与PET加筋路堤差别很小。     

砂土围压下的废轮胎拉拔试验评估

由于轮胎具有高强度与耐久特性,将废旧轮胎作为加筋土壤结构物的加筋材料,应是21世纪处理废轮胎的一个方向。由于轮胎为一立体结构材料,其所造成的边界影响将不同于普遍使用的平面式土工织布与土工格栅,藉由柔性前壁可有效改善砂土挤压所造成的前壁效应。以完整和一侧被切割轮胎进行试验,在前壁与侧壁效应良好的控制下,经切割的废轮胎能与砂土紧密夯实并增加受正向应力面积,其拉出阻抗优于完整轮胎。当轮胎减少一侧的胎唇钢丝,切割轮胎发生的变形量大于完整轮胎的变形量。以不同的连接材料评估两个轮胎的加筋成效,其结果显示轮胎与轮胎间的拉伸变形将影响其拉拔阻抗,需藉由低延伸性材料与刚性夹片限制轮胎的变形。因此,采用废旧轮胎进行加筋填筑时,需注意轮胎产生的沉陷变形量,此工法可用于边坡或路堤的加筋工程。     

土工织物与吹填土界面作用特性试验研究

筋-土界面强度参数是加筋结构设计和稳定分析的关键技术指标。拉拔试验能较好模拟现场加筋行为而得到广泛的应用。基于拉拔和直剪试验研究了拉拔（剪切）速率对筋-土界面特性和吹填砂强度特性的影响规律及机制,同时探讨了不同填料界面、筋材类型的加筋效果。结果表明：随着拉拔（剪切）速率的增大,吹填砂-筋材-吹填砂界面的抗剪强度下降明显,而软土-筋材-吹填砂界面以及砂本身强度则变化不大。从强度指标来看,拉拔速率增大,筋-砂界面强度的降低主要表现为似黏聚力的降低,筋-软土界面抗剪强度的增加表现为内摩擦角增大,剪切速率对吹填砂则基本无影响。筋-土界面特性受拉拔速率和正应力的共同影响,与筋材类型和填料特性有关。筋-土界面内摩擦角小于填料摩擦角,但在一定正应力下低速剪切时（如<0.53 mm/min）可获得高于填料的抗剪强度。宜根据似黏聚力大小合理选择摩擦参数进行加筋结构的设计与评价。     

格栅加筋路堤边坡性能的试验研究及有限元分析

基于2种路堤边坡坡比、2种土工格栅和3种加筋层数的不同组合的室内模型试验,比较分析了不同试验工况条件下加筋边坡在顶部载荷作用下的变形规律。结果表明:加筋能较大幅度地提高边坡的稳定性及承载能力;加筋边坡的沉降和侧向位移随着格栅抗拉强度增大、加筋层数增多和边坡变缓而相应的变小。将试验所得结果与有限元数值模拟计算结果进行了对比分析,有限元模拟结果与试验值吻合较好。     

单、双向塑料土工格栅与不同填料界面作用特性对比试验研究

以上海某植物园加筋土工程为背景,通过一系列室内拉拔和直剪试验,研究了单、双向塑料土工格栅与不同填料（黏性土、砂土）的界面作用特性,对比分析了单、双向格栅的加筋效果和界面剪应力的不同发挥机制,探讨了填料密实度、垂直应力、拉拔速率对界面参数的影响,并就拉拔试验和直剪试验结果进行了对比分析。结果表明,对于单向格栅加筋工况,拉拔曲线和直剪曲线通常表现为应变软化型。然而对于双向格栅加筋工况,其曲线一般表现为应变硬化型;对于双向格栅加筋工况,填料对格栅的嵌锁咬合力增强,宏观上表现为较高的界面黏聚力,加筋效果优于单向格栅;填料密实度、垂直应力、拉拔速率对筋土界面特性具有影响,但其影响程度和机制与填料性质有关。