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。     

土工合成材料与土工合成材料加筋砂土的相关特性

目前土工合成材料加筋的理论研究明显落后于工程实践。为了指导土工合成材料的优选和研究加筋机理,以5种国产土工合成材料为加筋材料,它们分别是针刺无纺土工织物、涤纶纤维经编土工格栅、玻璃纤维经编土工格栅、双向塑料拉伸土工格栅和土工网,系统进行三轴压缩试验以比较各种土工合成材料对砂土的加筋效果。试验结果表明：（1）各种土工合成材料加筋砂土的抗剪强度和应力应变特性不同;（2）无纺土工织物适合用于允许大变形的加筋土工程,涤纶纤维经编土工格栅和塑料拉伸土工格栅均适合用于对变形有较严格要求的加筋土工程,玻璃纤维经编土工格栅适合用于对变形有严格限制的加筋工程,设计时需要较大的安全系数,土工网适用低等级的加筋土工程;（3）砂土对各种土工合成材料侧向收缩的约束作用差异显著。     

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。     

加筋土边坡地震稳定性动点安全系数分析方法

对于地震作用下的土工合成材料加筋土边坡,边坡内部结构的动力响应十分复杂,按照已有的安全系数的方法评价比较困难。结合安全储备系数的原理,并考虑到水平方向和竖直方向地震荷载的共同作用,提出求解加筋土边坡地震稳定性的动点安全系数时程分析方法。在理论分析的基础上,分别定义加筋土边坡土体、土工合成材料和筋-土界面的动点安全系数,并建立数值模型。根据所定义的动点安全系数,在计算过程中使用开发的计算工具对动力响应过程中的动力特性数据进行记录、计算和存储,得到加筋土边坡数值模型在地震荷载作用下的动点安全系数。分析结果表明：动点安全系数时程分析方法具有良好的工程适用性;动点安全系数时程分析方法对复杂的加筋土边坡工程进行的地震稳定性分析考虑了加筋土边坡不同结构的综合稳定性,比现有的分析方法更明确地反应出加筋土边坡工程中相对薄弱的结构,对加筋土边坡工程的抗震设计提供一定参考价值;相比水平方向的地震,竖直方向的地震作用对加筋土边坡中筋材和筋-土界面的稳定性影响较大,但对加筋土边坡土体稳定性影响较小。     

粘土与筋带直剪试验与拉拔试验对比分析

在土工合成材料加筋土工程中,土工合成材料与填土的界面作用特性直接决定加筋土工程的内部稳定性,所以土工合成材料与填料的界面作用特性指标是最关键的技术指标。对两种加筋材料与高液限粘土之间分别进行了直剪试验和拉拔试验,通过分析可得筋土之间的剪应力随着垂直压力的增大而增加,但随着垂直压力的增大筋土之间剪应力增长率减小,即随着垂直压力的增加,筋土之间的剪应力收敛于某一上限值;由于加筋材料在试样制作过程中不可避免地在土中发生凹凸变形使土体对筋带产生一定的锚固作用,拉拔试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力均大于直剪试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力。因此,实际加筋土工程中,拉拔试验更能较好地反映其真实的工作状态。     

土工织物加筋柔性台背路堤非线性计算与评价

近年来，加筋土结构的柔性桥台开始应用于工程实践，这种结构有可能在根本上防止桥头跳车的产生。为了研究这一特殊路堤结构的数值模拟计算方法，本文在考虑土的固结和土体的非线性应力应变关系的基础上，利用非线性有限元数值方法对土工织物加筋柔性台背路堤的受力性状和破坏机理进行了分析。分析结果表明，将铺有土工合成材料的桥台路堤看作由土体、土工合成材料、土体-土工合成材料界面组成的独立的平面应变三层连续体系，进行数值计算是行之有效的。计算结果显示，土工织物加筋可以有效减少桥台路堤50％的均匀沉降和66％的非均匀沉降，并能增加台背路堤的稳定性。现场监测表明，本文采用的数值模拟方法与实际工程具有一致性。     

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。     

土工合成材料的蠕变特性和试验方法

蠕变是土工合成材料应用于永久性加筋土结构中的重要特性。较详细地介绍了蠕变的机理和影响因素、试验仪器、操作步骤和试验成果的整理方法,以及为减短试验持续时间而推荐的时温叠加法和分级等温法,比较了不同规范的要求,同时还简要介绍了土工合成材料的动力蠕变试验和土工泡沫及土工合成材料粘土垫层的蠕变试验以及铺设破坏与蠕变结合的试验,给出了对蠕变研究的一些建议。     

间接加筋作用及加筋土挡墙离心模型试验验证

土工合成材料加筋土挡墙在工程实践中得到了广泛应用,但现行加筋土挡墙的设计方法很有争议,以及对加筋土挡墙的工作机理上的认识存在误区。基于已有间接加筋作用的研究成果,提出了"临界层间距"的概念,并以此区分加筋土挡墙的密筋状态和疏筋状态。认为在不同的加筋状态下,加筋土挡墙工作机理是不同的。而且临界层间距与填土和筋材性质有关,并不是一个固定值。在密筋状态下的加筋土挡墙自身表现为一个柔性筋土复合整体。为了验证这些认识,进行了刚性基础上加筋土挡墙的离心模型试验研究,结合试验结果论证了间接加筋作用及密筋状态下加筋土挡墙的工作机理,提出了进一步研究的思路。     

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。     

广义回归神经网络预测加筋土支挡结构高度

土工合成材料加筋支挡结构（Geosythetics-Reinforced Retaining Wall, 简称GRW）设计方法主要是建立在似粘聚力理论基础之上的半经验设计法。由于土性及加筋机理的复杂性，常常要对它们进行人为假定，导致计算结果差强人意。神经网络方法与传统方法的不同之处在于不需要主观假定，而是模拟人脑思维，通过数据样本的学习来获得预测结果。引入神经网络技术来预测加筋土支挡结构的设计高度是一种新尝试。由于本问题具有样本容量非常有限、影响因素复杂多样的特点。因此，采用适用于稀土样本数据的广义回归网络（General Regression Neural Network)来预测加筋土支挡结构设计高度。基于MATLAB神经网络工具箱及文献[1]的挡墙离心模型试验结果，建立了一个可用于加筋支挡结构设计高度预测的GRNN网络。通过对足尺试验，实际工程及模型试验结果的检验，表明网络的学习是成功的，具有一定指导意义。     

Capturing strain localization in reinforced soils

Lade’s single hardening soil model with Cosserat rotation embodied in the finite element method is employed to investigate the behavior of geosynthetic reinforced soils with special attention to the development of shear banding. The ability of the finite element model to detect shear banding in a reinforced soil is examined against three high quality small-scale laboratory plane strain tests on Toyoura sand with and without reinforcement. These three tests were chosen because of the clear failure surfaces that developed in the soil during loading. The FEM analyses were able to reasonably simulate the plane strain laboratory tests including both unreinforced and reinforced cases. The FEM analyses gave reasonably good agreement with the experimental results in terms of global stress–strain relationships and shear band occurrences. Furthermore, and based on FE analyses of a hypothetical geosynthetic reinforced soil (GRS) retaining wall, it is shown that the geosynthetic reinforcements are very effective in hindering the formation of shear bands in GRS retaining walls when small spacing between the reinforcement layers was used. When used properly, the geosynthetic reinforcements made the soil behave as a truly reinforced mass of considerable stiffness and strength.     

滚石防护加筋土挡墙研究综述

滚石防护加筋土挡墙是工程上常见的落石防护工程结构, 通常用于拦截大体积或高速滚落的山坡落石。滚石防护加筋土挡墙能有效拦截具有高冲击动能的岩块滚落。但由于其结构较大, 受滚石撞击时会发生不可逆的诱发性破坏变形, 加筋土体应力-应变性状非线性, 不同加筋材料与土体界面特性及作用机制相当复杂, 目前防滚石撞击的加筋土防护挡墙的设计方法不够完善。通过总结已有文献的研究成果, 重点阐述了受滚石撞击的加筋土挡墙结构响应性状, 从落石轨迹控制和挡墙稳定性两个方面对挡墙设计方法进行了讨论。同时指出滚石旋转动能不可忽略, 已有成果在滚石冲击力计算、结构撞击响应分析方法等问题的研究仍显不足, 为今后研究提供参考。     

花岗岩残积土的分类研究

从结构性角度出发,在花岗岩残积土粒度组成、微结构及物理力学指标研究基础上,分析现有分类法存在的问题和不足。根据实际工程土工实验资料,研究粒度对分类的定量影响,得到主要结论如下：花岗岩残积土是“混粒土”,土质分类应综合考虑粗、细粒组的影响;扰动对它的物理力学指标有不同程度的影响,其中孔隙比、内摩擦角、塑性指数受扰动影响较小,适宜作为土质分类研究指标,而黏聚力和压缩系数(或压缩模量)受扰动影响较大,不可作为土质分类研究指标;《土的工程分类标准》(GBJ145－90)关于粗、细粒土的分类原则,适用于花岗岩残积土;大于0.5 mm颗粒含量35 %是粒度影响指标的分界值。最后依据上述结论提出新分类法-综合分类法。新分类法将有助于花岗岩残积土工程性质的更深入研究。     

草根加筋土的室内三轴试验研究

用室内三轴试验方法研究了草根加筋土的应力-应变及强度特性,探讨了在不同加筋情况下草根加筋土抗剪强度指标的变化规律,分析了素土和草根加筋土的变形破坏模式以及筋材在土体剪切过程中的阻抗机理。试验结果表明：（1）草根加筋土的强度和抵抗变形的能力较素土有显著的增强;（2）对于抗剪强度指标,与素土相比草根加筋土的内摩擦角变化较小（相对变化率绝对值在11 %以内）,但黏聚力增长较大（最大可达9倍）;（3）在草根加筋层数一定的情况下,随着加筋量的增加,草根加筋土的主应力差值、抗剪强度值以及黏聚力值呈现先增加后降低的趋势,亦即加筋层数相同时存在最佳含根量。本研究结果对于深入认识植被护坡机理和合理选择植被密度具有指导意义。     

Finite element analyses of two-tier geosynthetic-reinforced soil walls: Comparison involving centrifuge tests and limit equilibrium results

This study presents the procedure and results of the finite element (FE) analyses of a series of centrifuge tests on geosynthetic-reinforced soil (GRS) two-tier wall models with various offset distances. The objectives of this study were to evaluate the applicability of FE for analyzing GRS two-tier walls with various offset distances and to investigate the performance and behavior of GRS two-tier walls in various stress states. The FE simulations were first verified according to the centrifuge test results by comparing the locations of failure surfaces. The FE results were then used to investigate the effective overburden pressure, mobilization and distribution of reinforcement tensile loads, and horizontal deformation at the wall faces. The interaction between two tiers was investigated based on the FE results, which were also used to examine the modeling assumption of reinforcement tensile loads in limit equilibrium (LE) analysis and to evaluate the design methods in current design guidelines. This study demonstrated favorable agreement between FE and the centrifuge model in locating the failure surface. The FE results indicated that as the offset distance increased, the reinforcement tensile load and wall deformation decreased in both the upper and lower tiers, suggesting the attenuation of interaction between the two tiers. The maximum tensile loads of all reinforcement layers at the wall failure predicted using FE analysis and LE method assuming uniform distribution of reinforced tensile loads were comparable. Compared with the FE results, the Federal Highway Administration (FHWA) design guidelines are conservative in determining the effect of overburden pressure, required tensile strength, location of maximum tension line (for designing the reinforcement length), and the critical offset distance. Furthermore, the FHWA design guidelines do not account for the influence of the lower tier on the upper tier that was observed in this study.     

填土相对密实度对加筋土挡墙的影响研究

自加筋土出现以来,由面板、筋材、填土组成的加筋土挡墙被广泛研究并应于道路、铁路等土建工程中。填土的压实对加筋土挡墙的变形、土压力及筋材拉力等影响显著。为研究填土相对密实度对加筋土挡墙的影响,进行了3组不同相对密实度的离心模型试验,通过试验数据分析得到以下结论：相对密实度越大,墙体变形越小,特别是加载期变形量;压实可增大面板附近土体约束,使水平土压力大于设计值;试验挡墙设计较保守,筋材填土界面摩擦系数小于设计值;筋材面板之间连接拉力分析表明,连接拉力实测值小于测试土压力。     

加筋土挡墙在填方高边坡中的应用

文章以一个具体工程为例，介绍了加筋土挡墙在填方高边坡工程中的设计与施工，得出了一些有参考价值的结论。     

筋土界面参数测试方法合理选择研究

筋土界面相互作用机理和方式随加筋土结构不同以及同一加筋土结构的位置不同而有所区别,相应参数的测试方法也应不同。根据国内外筋土界面参数测试方法的最新研究成果,结合工程实践发展需要和筋土界面相互作用关系特点,建立了筋土界面参数测试方法选择原则,为工程设计和研究工作中合理选择界面参数测试方法提供了科学的参考依据。