带加强肋土工格栅的极限拉拔阻力分析

在立体加筋体系研究基础上,提出了带加强肋土工格栅加筋,即通过对普通土工格栅的肋进行加强处理,使其肋具有一定的竖向厚度,构成具有立体加筋效果的带加强肋土工格栅。采用染色砂法,通过带加强肋土工格栅的拉拔试验进行了拉拔力机理分析。在拉拔过程中,加强肋前方土体会首先被挤密加强,成为一个刚性的楔体,然后刚性楔与筋材一起运动成为一个土筋共同体。推导了带加强肋土工格栅加筋土的拉拔阻力模型,分析中将加强肋的侧阻力作用简化为侧向土压力的作用,采用极限平衡理论,通过两侧的主动土压力与被动土压力进行计算。根据所建立的拉拔阻力模型计算出带加强肋土工格栅加筋的极限拉拔阻力,并与试验结果进行了对比,两者基本吻合     

考虑格栅流变性的加筋挡土墙格栅等效应力计算

将土工格栅加筋土作为宏观均匀的各向异性材料 ,在考虑格栅与土之间变形协调、土为满足Mohr Coulomb破坏准则的理想弹塑性材料及格栅为粘弹性材料的条件下 ,假定格栅加筋土宏观应力由土和筋材两种微观应力所组成 ,通过引入格栅的流变模型 ,建立了筋土复合体中格栅的等效应力计算方法 ,并将结果与未考虑流变时的格栅应力法进行了对比分析。     

基于光纤传感技术的土工格栅变形及受力研究

光纤传感技术具有精度高、灵敏度高的特点,在变形测量方面具有独特优势。但由于缺乏有效的封装保护技术,目前将光纤传感器用于土工合成材料变形监测的应用和研究比较少。文章通过对光纤传感器的封装结构进行设计,较好地解决了光纤传感器与被测物体间的协调变形问题,并延长了光纤传感器的使用寿命。基于此封装结构,通过室内土工格栅加筋边坡模型试验,选取土工格栅的加筋层数及筋材的布设方式作为变量,研究了土工格栅在加筋过程中的变形及受力特性。研究结果表明:在垂直方向上,上层筋材的应变大于下层筋材的应变;在水平方向上,单层变形最大处位于加载点正下方范围内。增加加筋层数,能够使得各层格栅的变形得到分担,同时有效限制坡面的法向位移,尤其是坡面中上部分的法向位移;土工格栅能够显著提高边坡的极限承载力。通过对光纤传感器的研究,表明其能够灵敏监测被测物体的微小变形与受力,实际使用中较为稳定,验证了本文封装结构设计的可行性,弥补了传统测量方法的缺陷。     

土工格栅加筋路堤有限元分析

通过有限元软件ANSYS对土工格栅加筋路堤进行模拟,阐述了加筋土的加筋作用原理。通过一个工程实例分别对不加筋、仅加砂垫层、加一层土工格栅砂垫层、加两层土工格栅砂垫层四种不同的加筋路堤进行了计算。分析了不同加筋方式下加筋土路基竖向位移、侧向位移、竖向应力、剪应力和筋材拉力的规律。     

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。     

关于土工格栅合理网孔尺寸的研究

土工格栅与土之间的界面参数是表征土工格栅加筋作用的重要参数,对土工格栅加筋土结构的稳定和变形破坏特征有显著影响。目前各类规范或标准关于格栅-土界面参数的取值均未考虑土工格栅特有的网孔结构尺寸的影响,致使实际工程中土工格栅的选用存在较大的人为性。针对这一问题,首先通过室内试验和数值方法的对比分析,建立了土工格栅界面特性研究的数值模型,并验证了数值方法研究土工格栅界面特性的可行性。以土工格栅界面特性研究的数值模型为基础,进一步开展了不同网孔尺寸条件下土工格栅界面特性的研究。研究结果表明,土工格栅网孔结构的网孔尺寸对格栅-土的界面特性有显著影响。通过分析不同网孔尺寸对界面特性影响的规律发现,为了更直观地揭示土工格栅的加筋作用,应该将格栅-土界面的摩擦作用从界面综合的摩擦作用中剥离出来。同时,土工格栅的合理网孔尺寸应保证格栅-土之间的有效接触面积占整个界面面积的1/3左右。     

带加强肋单向土工格栅的拉拔试验

在水平-垂直加筋体系研究的基础上,对单向土工格栅设置了加强肋,使其具备立体加筋效果。通过大量的拉拔试验,研究了带加强肋土工格栅加筋的筋-土界面特性。通过对汇总得到的36组拉拔试验数据进行分析,探讨了肋间距与肋厚对极限拉拔阻力的影响情况。试验结果表明：在相同法向应力作用下,带加强肋土工格栅的极限拉拔阻力明显高于普通土工格栅,其极限拉拔阻力随着加强肋肋厚的增加而显著增加,并随着加强肋肋距的增加而逐渐减小。在试验基础上,进一步分析了带加强肋土工格栅与砂土的相互作用机制,探讨了极限拉拔阻力的影响因素,建立了拉拔阻力理论公式,并将试验结果与理论值比较,二者基本吻合。     

桩顶加筋灰土垫层理论分析与工程设计探讨

目前,加筋垫层的工程实践超前于其理论研究,桩顶加筋灰土垫层设计方法受到普遍关注。以郑－西客运专线深厚湿陷性黄土地基处理为工程背景,建立了桩顶加筋灰土垫层理论模型,分析了桩顶垫层荷载特征,提出了灰土垫层设计极限状态理论。考虑不同桩径、不同桩间距、不同路基高度和不同格栅强度情况,对灰土垫层厚度等进行了参数影响性分析。建议高速客运专线路基桩顶垫层设计中宜采用双层、双向土工格栅结构形式,并优先选用延伸率小的筋材。     

土工格栅路堤加筋效果的影响因素分析

土工格栅作为一种新型的土工合成材料,由于具有高强度、低延伸率等特点而被选作主要的路堤加筋材料,在路堤中适当位置加入土工格栅能有效地减少路堤的沉降和侧向变形。本文采用通用非线性有限元程序ABAQUS分析了加筋前后的路堤底部的竖向位移、堤址点垂线下地基深度的水平位移和地表的水平位移,计算中采用D rucker-Prager模型和C lay p las-tic ity模型模拟土体的非线性,土工格栅采用一维杆单元来模拟。通过对加筋层数、筋材模量、软基模量、填土高度和软土层厚度等影响加筋效果的因素进行对比分析,从计算结果分析可知,路堤加筋虽然对软土地基的竖向位移影响不大,但加筋能有效抑制侧向位移的发展,这样增大了路堤边坡的稳定性,分析结果与大多数实际工程的实测资料相吻合。     

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。     

桩承式加筋路堤张力膜效应模型试验研究

在桩承式加筋路堤设计计算及工程实践中,筋材的受力计算是具有争议且亟待解决的问题,然而,现有的研究很少关注桩承式加筋路堤中筋材应变的空间分布形式和三维模式下筋材的受力特征。采用自行研制的设备,以桩间距为变量,针对桩承式加筋路堤中筋材张力膜效应进行了物理模拟试验。试验中通过气压施加荷载,对筋材竖向变形和不同位置筋材应变进行观测。结果表明,张力膜效应下筋材应变和受力很不均匀。正方形布桩情形下,加筋材料的空间变形形态可采用空间抛物面与抛物柱面的组合来模拟。正方形布桩情形下假定筋材上所有荷载全部由相邻桩之间的4条筋带承担,得到的筋材受力计算值明显偏大。在模拟试验结果基础上,初步提出了考虑筋材三维空间变形的拉力计算方法。     

Soil/Geotextile Interface Behaviour in Direct Shear and Pullout Movements

This paper deals with soil/reinforced geotextile interface behaviour in direct shear and pullout movements. A soil/geosynthetic direct shear apparatus, developed in accordance to EN ISO 12957-1 (2004) and ASTM D5321-92 (1992) standards, is presented. Some details of the test (like: specimen fixation, influence of the vertical stress on the registered horizontal force, type of test and measurement of the vertical displacement) are discussed and modifications in the test procedures are adopted. Then, the reinforced geotextile and the residual soil of granite used in the research are described. The behaviour of soil/geosynthetic interface in direct shear is characterized based on modified direct shear tests and maximum interface shear stress is determined at peak and residual for a confining stress of 50 kPa. The modification in the pullout test apparatus described by Lopes and Ladeira (1996a; 1996b) and by Lopes and Lopes (1999) are noticed. The behaviour of soil/geosynthetic interface in pullout is characterized based on pullout tests performed, in accordance EN 13738 (2004), and interface shear stress at maximum pullout force is defined for a confining stress of 50 kPa. Finally, the values of interface coefficient at soil/geosynthetic interface are obtained in direct shear and in pullout and then compared. The main conclusions that can be outlined from the present study are the following: modifications should be made to EN ISO 12957-1 (2004) standard, namely in what concerns the dependence of the measured horizontal force from the vertical stress, the difficulties to perform constant area direct shear test with the lower half box filled with soil and on the measurement of the vertical displacement of the load plate; on the contrary to which is normally accepted the characteristics of the behaviour of soil/geosynthetic interface in pullout, when the geosynthetic has a full plane contact area with the soil, are not able to be obtained based on results of direct shear tests, as in this type of tests the contribution of the geosynthetic deformation on the characteristics of the interface in pullout is not considered.     

加筋路堤稳定性综合分析方法

软土路基上加筋路堤的稳定性可以采用圆弧滑动极限平衡法进行分析,加筋路堤的破坏可以归纳为圆弧内加筋的破坏、圆弧外加筋的破坏以及加筋路堤的整体破坏.提出了计算加筋路堤稳定系数K的3个不同的稳定系数表达式,分别称之为圆弧内部稳定系数Kn、圆弧外部稳定系数Kw和整体稳定系数Kz,加筋路堤稳定系数K取其中的最小值.采用该方法对一加筋路堤破坏实例进行稳定性综合分析,得到的对应于最小稳定系数的滑移面与实际滑移面比较吻合.     

干法提纯新疆天然钠基膨润土制备防水毯原料的研究和经济分析

采用新疆天然钠基膨润土作为防水毯颗粒原料,通过中试和1∶ 1工业实验对原矿进行干法提纯,测试确定了最佳提纯工艺生产条件.实验证明,在最佳条件之下,产品的各种性能较原矿均有较大提高;在不添加任何其他辅料的情况下膨胀指数和吸蓝量就可以达到防水毯产品原料标准.相比湿法提纯工艺,该项研究可以直接指导工业生产,有十分重要的实际意义和经济意义.     

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。     

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.     

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。     

加筋垫层应力扩散特性试验研究

采用数值试验方法研究加筋垫层的应力扩散特性。首先提出一种基于附加应力反算的加筋垫层应力扩散角计算方法,然后应用该方法研究了加筋垫层应力扩散角的单因素影响规律。表明加筋垫层应力扩散角的范围为45～60°,且加筋垫层设置参数和筋材参数都存在最优值,其对应的应力扩散角最大,最后应用正交试验和多元回归分析方法研究了加筋垫层应力扩散角的多因素影响规律,分析结果表明筋材的间距对应力扩散角变化的影响最大,其次是筋材的首间距,筋材长度对应力扩散角的影响最小,所得到的加筋垫层应力扩散角综合计算公式可为工程实践提供参考。