储油罐环形加筋防护墙变形特征及其影响因素

储油罐环形加筋防护墙是由填土、筋体、格栅返包式面板组成的一个环形整体复合结构,具有明显的空间特性及其与储油罐之间复杂的相互作用,相关研究理论明显滞后于工程应用。由于环形加筋防护墙无法忽略其空间特性的影响,通过Plaxis 3D三维有限元软件进行数值模拟,采用小应变土体硬化模型作为加筋土体本构模型,研究储油罐环形加筋防护墙墙体的变形特征及加筋材料的受力特征,探讨墙体高度、厚度、墙面坡度及土工格栅刚度、加筋间距等因素对墙体变形特征的影响。结果表明:防护墙墙面侧位移随着防护墙高度、厚度和墙面倾斜角度的减小而减小,但墙体厚度过小和加筋间距过大将导致防护墙倾覆趋势增大,过小的土工格栅刚度会导致墙侧位移过大,因此需严格控制以上设计参数;加筋防护墙墙体的修筑将加大储油罐边缘处地基沉降,储油罐内燃油的装载状态不影响加筋防护墙地基沉降情况,但油罐地基最大沉降差随着储油罐内装载燃油的增多而减小;根据格栅最大拉应力位置所推测的加筋防护墙破坏面经过墙趾曲线,墙后土压力受墙面坡度影响巨大,设计时应根据坡度选择合适的设计方法。     

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。     

土工格栅加筋堆石坝的数值模拟研究

运用复合材料法模拟土工格栅加筋单元,对格栅加筋堆石坝坝顶堆石进行了数值模拟。计算中,土石料采用非线性弹性模型模拟,并用拟静力法模拟地震动荷载。对无地震和有地震两种情况下的加筋效果及加筋层数和格栅模量对加筋效果的影响进行了分析研究,并对格栅加筋机理加以解释。数值模拟结果表明：格栅加筋有利于增加土石坝坝顶堆石的稳定性和抗震性能,随加筋层数和格栅模量的增加,加筋效果愈加显著。     

考虑蠕变性土工格栅加筋挡土墙应力与变形有限元分析

土工格栅加筋挡土墙在岩上加固工程中得到了广泛应用。采用粘弹塑性流变模型考虑地基和填士的流变性，采用作者所建议的绎验型粘弹性本构模型考虑土工格栅的蠕变性，对于土工格栅加筋挡土墒发展了非线性有限元数值分析方法，通过变动参数的对比计算与分析探讨了逐层填筑过程、加筋长度及间距布置方式等因素对土工格栅加筋挡土墙长期变形与应力特性的影响。计算与分析表明：填筑过程对面板侧向变形、格栅拉力与应变及地基中水平位移与竖向沉降具有较大的影响；加筋使墙后填土应力重新分布；面板位移、格栅拉力及应变在经历一段时间后趋于稳定状态。     

路面荷载下包裹式加筋土桥台变形的试验研究

采用土工合成材料加筋土技术,建造包裹式加筋土桥台可以缩短桥梁跨度,提升桥台整体性能。为研究加筋间距、墙趾水平约束和土工格栅绕桩方式对桥台变形的影响,考虑道路面层荷载的作用,完成了4组静载模型试验。研究结果表明,在路面荷载作用下,包裹式加筋土桥台结构稳定,整体变形小。监测结果显示,加筋土桥台内桩柱的存在减小了桥台的侧向变形;墙趾水平约束的存在可以限制桥台的变形;减小加筋间距及采用刚性套管的格栅绕桩方式可增强桥台加筋土体的刚度和整体性,减小面板的水平位移,提高包裹式加筋土桥台的工作性能。研究成果对包裹式加筋土桥台工程设计具有借鉴价值。     

整体刚性面板加筋土挡墙基频影响因素计算分析

作为一种柔性支挡结构,加筋土挡墙相较于传统重力式挡墙具有优越的抗震性能。由于结构在地震等动荷载作用下的动力响应大小与其自身的固有频率大小有关,因此,固有频率的研究显得尤为重要,特别是其最小值基频。以整体刚性面板加筋土挡墙为研究对象,分别用弹性地基梁模型、线性弹簧模型表示面板、填土及筋材,提出了一种加筋土挡墙固有频率计算方法。计算求得的基频值与既有瑞利能量法计算值具有较好的一致性。参数分析表明：填土中铺设筋材可以增大墙体的基频;对于加筋土挡墙,筋材长度以及筋材-填土界面摩擦系数对墙体基频影响较小;随着筋材竖向间距的增大,加筋密度对加筋土挡墙基频的影响逐渐减小;墙体基频随着面板宽度的增大先减小后增大;随着面板模量的减小,墙体基频趋于恒值。     

不同面板形式加筋土挡墙结构特性现场试验研究

以成昆铁路复线加筋土挡墙为工程依托进行现场原位试验,对比分析工后9个月内新型整体式面板、内嵌返包结构的模块式面板和模块式面板3类加筋土挡墙的结构特性。在此期间发生两次地震,监测了震后挡墙变形及土压力变化。结果表明:整体式面板加筋土挡墙整体稳定性最好,具有良好的抗震性能,格栅应变变化率、墙体压缩量和墙面水平位移均最小。整体式面板和模块式面板加筋土挡墙墙背土压力沿墙高近似呈M型,内嵌返包结构的模块式面板加筋土挡墙墙背土压力沿墙高近似呈倒S型。整体式面板加筋土挡墙的侧向土压力系数沿墙高变化较小,小于美国联邦公路局(FHWA)加筋设计指南计算值;内嵌返包结构的模块式面板加筋土挡墙侧向土压力系数沿墙高呈增大的趋势,挡墙中、下部小于FHWA计算值,上部接近或大于静止土压力系数;模块式面板加筋土挡墙侧向土压力系数大部分处在FHWA计算值与静止土压力系数之间。3类挡墙土工格栅应变沿墙高均呈非线性变化。挡墙墙体压缩量随着时间的增加逐渐增加,在工后前50 d时间内增加速率较快,随后增加速率减缓,进入雨季之后增加速率再次增大。发生地震后,3类加筋土挡墙均出现不同程度的墙背土压力减小、格栅应变增大、墙体压缩量增加和墙面板外移的现象。     

自嵌式砌块与双向土工格栅的摩擦强度试验研究

在自嵌式砌块加筋挡土墙工程中,加筋与填土及自嵌式砌块的界面作用特性是最关键的技术指标,直接决定该工程的内部稳定性。通过室内拉拔试验可知,当法向应力大于24.8 kPa时,双向土工格栅会在其与上砌块后缘互锁连接接触处被拉断,而不是从混凝土砌块间被拔出,且此时双向土工格栅发挥出的抗拉强度远小于其条带拉伸情况下的抗拉强度;双向土工格栅与混凝土砌块界面间的强度包线由两段直线组成,当法向应力小于24.8 kPa时,摩擦强度随法向应力的增大而增大;当法向应力大于24.8 kPa时,摩擦强度为一常数。     

土工格栅加筋路堤边坡结构性能模型试验研究

通过室内小比尺模型试验,模拟了两种边坡坡比、两种格栅以及3种加筋层数共计10种边坡结构在坡顶荷载作用下边坡和土工格栅的变形规律。研究了土工格栅加筋参数对路堤边坡结构性能的影响。试验结果表明,加筋能大幅提高边坡的稳定性和承载能力,并得出了土工格栅埋在土中的力学特征,对工程实践具有一定的指导意义。     

加筋均质边坡稳定影响因素的敏感性研究

采用正交分析表设计单指标多因素试验,通过荷兰法和瑞典法计算加筋边坡的稳定安全系数。结合20 m高土工格栅加筋边坡算例,分析了各因素对加筋边坡稳定影响的敏感性,按其大小依次为：粘聚力、内摩檫角、地震作用、重度、筋层数、筋材抗拉强度、坡比、筋层间距、地面超载和地下水位。重点讨论了加筋对边坡稳定的影响,并认为在边坡工程中,如果条件许可应优先采用粘聚力高、内摩檫角大的填料,需要加筋时,在总加筋力相等的前提下,铺设多层强度适中的格栅比少量高强度格栅的加筋效果好。     

土工格栅加筋橡胶砂强度特性试验研究

橡胶砂作为轻质、耗能填料在土木工程中有广泛的应用前景,但其强度往往会随橡胶含量的增大而降低。土工格栅常用于对散体材料的加筋补强,研究土工格栅对橡胶砂强度特性的加筋效应具有重要意义。基于三轴压缩试验,对3种不同格栅布置方式（1、2、3层）下的干燥橡胶砂强度特性展开研究,重点考察加筋层数对不同围压（50、100、200 kPa）下、不同配比（0%、10%、20%、30%、40%）橡胶砂的强度参数,如峰值强度、似黏聚力、内摩擦角的影响规律。结果表明：土工格栅加筋橡胶砂的强度参数,包括峰值强度、似黏聚力、内摩擦角,相对于未加筋橡胶砂均有明显提高,提高幅度随土工格栅加筋层数的增加而增大,随着围压的降低而增大;土工格栅对配比为20%橡胶砂的强度加筋效应最为明显;土工格栅加筋橡胶砂的强度参数恢复系数与加筋密度之间呈良好的线性关系;土工格栅加筋橡胶砂的强度特性可由试验所得的经验恢复函数较好地估计。     

土工格栅加筋砂土地基大模型动载试验研究

为了研究土工格栅加筋砂土地基在动力荷载作用下的受力变形特性,利用自行设计的300 cm×160 cm×200 cm（长×宽×高）大比例地基模型试验装置,分别针对纯砂地基、土工格栅加筋地基进行了静动荷载破坏试验。分析地基承载力及基础沉降、地基土压力、动力加速度响应、土工格栅应变等参数变化规律,揭示了动力荷载作用下加筋砂土地基的承载力和变形特征,并对比分析静、动荷载对加筋地基承载性能的影响。试验结果表明,与纯砂地基相比,格栅单层加筋地基的承载力提高1.12倍,地基基础中轴线处沉降量减少24%,加筋土体的抗变形能力得到很大提高;加筋作用改变了地基的破坏模式,动载作用下纯砂地基为冲剪破坏而加筋地基为整体剪切破坏;筋材的存在对地基土压力及加速度峰值分别有明显的扩散作用和衰减作用,可有效降低在动力载荷下筋土的瞬态变形。     

返包式土工格栅加筋土高挡墙现场试验研究

为了研究返包式土工格栅加筋土高挡墙结构的受力、变形状态,分析其作用机理,进行了包括加筋土墙体基底应力、墙背侧向土压力、拉筋拉力和墙面水平变形等内容的现场试验,研究了加筋土墙体基底垂直应力、不同层位的拉筋拉力沿筋长的分布规律,加筋土挡墙潜在的破裂面位置,墙背侧向土压力沿墙高的分布规律以及墙面水平变形规律。测试结果表明,加筋土挡墙基底垂直土压力沿土工格栅拉筋长度方向呈非线性分布,最大值发生在拉筋中部附近,向拉筋两端方向逐渐减少;实测墙背侧向土压力沿墙高呈非线性形式分布,其值小于主动土压力;上部墙体拉筋应变沿筋长呈单峰值分布,下部墙体拉筋应变沿筋长呈双峰值分布;上部墙体潜在破裂面形状与“0.3H法”接近,而下部墙体潜在的破裂面形状与朗肯主动土压力理论接近;施工期墙面最大水平变形位置在墙高的下部,竣工后墙面最大水平变形发生在墙顶处等结论。     

土工格栅加筋膨胀土的三轴试验研究

土工格栅加筋膨胀土路堤或路堑、渠坡已在公路、铁路与水利工程中获得成功应用,但目前对加筋膨胀土的强度与变形特性的研究还较少。对不同方案加筋（水平1层加筋、水平3层加筋、竖向加筋）与不加筋的膨胀土样在不同围压下的三轴排水剪切试验结果的分析表明,（1）土工格栅加筋膨胀土形成排水通道,加速土体的排水固结,有利于膨胀土坡的稳定;（2）土工格栅加筋膨胀土一般呈应变硬化特征;（3）土工格栅的植入使剪切带的发展受到抑制,导致破坏模式变化;（4）加筋使膨胀土的内摩擦角变化不大,而黏聚力则有明显提高,其提高程度从小到大依次为水平1层加筋、水平3层加筋和竖向加筋;（5）采用加筋效果系数R评价,除了水平1层加筋方式的效果有所降低外,其余加筋方式都表现出加筋比不加筋的效果要好,其中以竖向加筋的效果最好     

加筋黏性土挡墙长期工作性能的试验研究

基于加筋黏性土挡墙的长期工作性能试验,综合分析加筋土挡墙在回填、加载过程及加载后各阶段对格栅应变、面板变形及墙后土压力的影响,以及格栅应变受模型槽尺寸效应的影响。试验结果表明：顶部加载完成后格栅应变随时间增加而逐渐增大,约6个月后增加趋势变缓并趋于稳定;随着距面板距离的增大,筋材应变先增大后减少,随着时间增长,黏性土中格栅应变沿全长发展并均有相应增长;受模型槽挡板与填料间的摩擦以及加载板与模型槽间存在间隙的影响,靠近两侧挡板筋材的应变值要比中间测点小些;相同位置处挡墙后最大水平土压力监测值约为朗肯主动土压力计算值的2倍;竖向土压力最大值仅为考虑顶部载荷和自重后应力总和的1/3左右,表明格栅加筋使挡墙填土中应力得以重新分布。     

土工格栅加筋橡胶碎石动力特性试验研究

土工格栅加筋是提升橡胶碎石混合料承载能力的重要方式。为探究土工格栅加筋橡胶碎石复合体动力特性及其作用机制,基于分级循环荷载作用下大型三轴试验,对3种代表性橡胶掺量碎石混合料进行不同层数土工格栅加筋,分析其累积塑性应变、滞回曲线发展演化规律,对比动弹性模量、阻尼比等动力特性关键参数,探讨耦合作用影响机制。研究结果表明：同级动应力作用下土工格栅加筋可减缓累积塑性应变的增大,随着加筋层数的增多,加筋效果更为明显;橡胶掺量增加可提升试样延性,但导致承载能大幅降低,不利于筋材加筋效果的发挥;滞回曲线形态主要取决于橡胶掺量,随着橡胶掺量增加,其形态更加饱满、倾斜,其排列更加稀疏;土工格栅加筋可提升复合体动弹性模量,并随筋材层数增多呈现出明显增长阶段;橡胶掺量对阻尼比初始值以及变化趋势产生主要影响。     

有限填土加筋土挡墙的稳定性及破坏模式分析

有限填土加筋土挡墙是短加筋土挡墙的一种特殊情况,其工作性状还没有被清晰地认识。文章在离心模型试验成果的基础上,采用FLAC软件建立有限填土加筋土挡墙的二维数值模型,讨论了加筋间距、加筋长度以及墙面与竖直平面的夹角对挡墙稳定性和破坏模式的影响。结果表明:（1）墙后有限填土情况下主动土压力约为库伦主动土压力的1/2~1/3;（2）在稳定地基工况下,挡墙均为复合破坏模式,滑动面呈折线型,在挡墙中下部,滑动面同时穿过了加筋区和填土区,从墙趾处滑出;在挡墙上部,滑动面基本沿着填土与稳定墙面的接触面向上发展;（3）潜在滑动面是自下向上逐渐形成的,体现为下部剪切、上部拉张的特征;（4）在墙后有限填土情况下,加筋长度减小到0.4H时,挡墙仍能保持稳定,加筋间距在控制挡墙稳定性方面具有重要作用。     

地震条件下悬臂式挡墙主动土压力的极限分析方法

为确定地震条件下悬臂式挡土墙主动土压力,考虑假想坦墙墙背的可能不同位置,给出了墙后填土5种可能的失稳破坏模式;在此基础上,采用拟静力法,基于极限分析上限定理,推导了作用于坦墙墙背上的地震主动土压力计算公式,包括填土性质、填方坡面倾角、踵板长度、墙体高度、水平及竖向地震影响系数等多因素,其中除填土黏聚力与竖向地震影响系数与该土压力呈线性相关性外,其余因素呈非线性影响。实例分析表明,基于本方法地震土压力而计算的墙体抗滑与抗倾稳定系数,多数情况下均比经典的Mononobe-Okabe法略偏大;在填土中存在第二破裂面情况下,以踵板下边缘作为假想墙背端点的计算模式相对略偏不安全;竖直假想墙背模式相应的土压力计算值最小,但相应的墙体稳定系数却不一定最大。     

地震作用下返包式加筋土挡墙数值模拟

返包式加筋土挡墙是一种柔性面板挡墙,因其良好的地基适应性及地震安全性广泛应用于交通、市政和水利等诸多领域中。本文使用FLAC^3D数值模拟程序对返包式加筋土挡墙墙面坡度、土工袋填料及筋材强度进行了抗震性能研究。研究结果表明：当墙面坡度<1∶0.30时,墙后侧向土压力分布均匀且数值较小,近似于一条竖向直线;当墙面坡度≥1∶0.30时,墙后侧向土压力分布规律一致且符合朗肯土压力理论。因此,当墙面坡度<1∶0.30时,加筋土结构应按加筋土边坡进行设计;当墙面坡度≥1∶0.30时,加筋土结构应按加筋土挡墙进行设计。土工袋填料种类对返包式加筋土挡墙地震动力响应几乎没有影响,在抗震设计时可不考虑其对挡墙的影响。筋材强度越高,返包式加筋土挡墙抗震性能越好,但筋材强度与挡墙的抗震性能不成正比例,由于加筋土结构的"加筋作用饱和"现象,大幅度提升筋材强度并不会使挡墙的抗震性能得到大幅度提升;因此,工程中在保证筋材强度达标的前提下需注意经济性。     

加筋路基处治不均匀沉降模型试验研究

通过室内小比例模型试验,模拟高速公路过渡段施工中经常采用的土工格栅加筋路基,研究土工格栅加筋结构能否有效控制高速公路过渡段的不均匀沉降。试验共设计了不铺设土工格栅、铺设1层土工格栅在路基上、中、下位置、铺设2层土工格栅在路基上中、中下、上下位置铺设,以及铺设3层土工格栅上中下位置,共8种工况,分析各种土工格栅加筋方案中路基的不均匀沉降和土工格栅的受力特性。试验结果表明,土工格栅加筋路基可明显调节过渡段的不均匀沉降,在路基的中部和上部铺设2层土工格栅的加筋效果最佳。