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。     

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。     

新庄黏土加筋挡墙失稳破坏研究

到目前为止,加筋土挡墙采用的填土大多是砂性土,在这种情况下取得的结果与实测结果较相吻合,但当填土为黄土、中低液限黏土及高液限黏土时,加筋土挡墙失败的例子较多,还有待于进一步的研究。通过对黏土与聚丙烯土工带在不同含水率下进行了不同法向荷载作用的直剪试验,讨论了法向应力、含水率对高液限黏土与筋带之间剪切特性的影响。基于试验结果,对312国道宁镇公路某桥头引道黏性土加筋挡墙的设计及工后状况进行了数值模拟,分析了柔性加筋材料的加筋土挡墙破裂面分布形状,并与规范进行对比。分析了了该加筋挡墙失稳破坏的原因,并对黏土作为加筋土挡墙填土材料时,提出相关的改善措施与建议,对今后类似挡墙的修建具有一定的指导和参考意义。     

边坡滚石运动轨迹分段循环算法

边坡滚石是在基本建设中常遇到的一种工程灾害。其防护结构的设计依据主要是边坡滚石的运动轨迹,因而要对这种灾害进行防治,首先要确定滚石的运动轨迹。根据落石运动全过程的三个阶段,即滚动(滑动)运动阶段、抛物运动阶段和与坡面碰撞阶段,利用分段循环算法分别得到了三个运动阶段的运动速度计算公式。以某岩质边坡构建相似模型,将该理论公式应用于落石运动轨迹预测,验证了公式的可行性和有效性。与现有方法相比,分段循环算法具有计算原理简单明确、易于使用等优点。该方法可用于斜坡区滚石运动特征的预测,并可作为斜坡区滚石灾害防治的依据。     

加筋土挡墙静载模型试验及其力学性能研究

为研究加筋土挡墙在墙顶荷载作用下土体受力和变形形态,通过改变筋材层数、筋材长度和替换加筋材料等方式对加筋土挡墙进行了4种工况的模型试验。对4种工况下的加筋土墙体内竖向土压力、墙面水平位移、墙顶竖向位移和筋材应变等进行对比研究。研究表明,挡墙上部竖向土压力增长较快且各层竖向土压力最大值由加载点下部向墙面处移动;墙顶荷载超过130 kPa时,由于不均匀沉降,第5层筋材对应墙面处有向内收缩趋势,墙面水平位移最大值大约在上三分点位置;整个加载阶段,筋材总体应变值增幅不大且远小于筋材设计应变峰值;增加挡墙内筋材层数和增加筋材长度均可提升挡墙各方面性能,但增加筋材层数提高效果要优于增加筋材长度;使用废旧轮胎代替单向格栅进行加筋可有效提高挡墙整体性能,分散超载引起的附加应力,有效减小墙面水平位移和墙顶竖向位移。     

动载下土工格栅加筋桥台挡墙承载性能分析

为研究加筋土桥台结构在顶部条基动载作用下的动力响应问题,通过MTS伺服加载系统施加循环动载,开展室内加筋桥台挡墙动载破坏试验,对比分析3种格栅长度和3类格栅型式的加筋土挡墙沉降及面板水平位移、土压力、筋材应变等参数的分布规律,揭示加筋桥台挡墙的动力承载性能。试验结果表明：在循环动载下不同格栅长度及型式的加筋桥台挡墙破坏模式存在差异,M、A、B型格栅加筋长度 1.0H（H为挡墙高）的挡墙破坏模式均为冲切剪切破坏,A、B型格栅 0.7H和 0.4H的挡墙破坏模式为局部剪切破坏。加筋桥台挡墙面板侧移随筋材长度增加依次减小,A型格栅加筋土挡墙侧移系数总体上相比B型小。桥台挡墙因加筋格栅长度及型式不同导致动土压力衰减规律差异明显,当 1.0H时M型及A型筋材竖向动土压力衰减系数沿墙高呈抛物线函数模型,当 0.7H时,A型和B型筋材竖向动土压力衰减系数沿墙高皆呈指数函数模型。     

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。     

三峡库区巫山新城超高加筋挡墙变形破坏及修复研究

结合三峡库区弃渣灾害的防治和回填增地,以巫山新城加筋土挡墙等实际工程为典型进行剖析,对加筋土挡墙,特别是超高加筋土挡墙变形破坏机制和过程进行了系统深入的研究。从加筋土挡墙填土物理力学性质室内试验研究入手,采用FLAC等数值计算方法,系统地研究了加筋土挡墙的应力状况和变形破坏特性。将离心模拟技术应用于超高多级加筋土挡墙(H=57m)的研究中,进行了三级加筋土挡墙的离心模型试验,对加筋土挡墙墙背土压力分布规律、挡墙面板和填土的沉降情况以及拉筋的拉力分布规律进行了详细而系统的研究。特别是精心设计出离心模型试验中三级挡墙的面板与拉筋的联结,较真实地反映了实际工程中加筋土挡墙整体复合结构的力学特性。根据研究结果,提出了巫山新城加筋土挡墙修复加固方案,编制了设计报告,并加以实施。目前,修复加固工程效果良好。　对库区,乃至全国超高加筋土挡墙的建设均有指导和示范作用。     

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。     

主被动混合式柔性防护网联合作用效果初步分析

主被动混合式柔性防护网在拦截落石后可使其低速逸出,首先对现有结构进行梳理。之后为研究其结构性能,首先对基本构件环网网环与减压环进行了材性试验,建立了两段式网片等待模型与三段式减压环等待模型,并利用LSdyna构建数值仿真平台,对主被动混合式落石防护网结构体系进行落石冲击拦截与缓冲全过程研究,最终结果表明此类结构有稳定的耗能能力,对落石动能的吸收达90%以上,落石最终低速逸出。研究也发现系统以网片为主要耗能构件,耗能装置启动并不充分,且各主要构件耗能分配构成不合理,需进一步进行研究。     

慈竹对小型落石的拦截效果分析CSCD

落石灾害是我国西南地区常见的一种小型崩塌。落石对下方公路、桥梁、铁路等基础设施安全造成严重威胁。因此,如何对落石进行有效的拦截就显得尤为重要。常见的拦截设施,如拦石沟,拦石网,挡墙等,在布设时极易受地形、施工等因素的限制,有时难以大面积地布置,导致拦挡效果大为减弱。我国的西南地区生长着大量慈竹,慈竹具有生长快、繁殖能力强、抗弯折等特点,对落石具有很好的拦截效果。文章通过模型试验与数值模拟相结合的方法,对慈竹的抗冲击能力进行了研究并提出了慈竹拦截小型落石的方案。结果如下:(1)慈竹破坏所需能量随着直径和壁厚的变大而上升,随着年龄、长重比和长径比的增大而降低;(2)一丛慈竹在抗冲击过程中最少能消耗3975.55 J能量,最多能消耗10890.88 J能量;(3)结合CRockfall软件进行慈竹落石拦截效应计算,结果显示拦截边坡高度43 m、直径0.5 m的危岩,需栽种2列3行6丛慈竹。     

深厚软基填方边坡变形控制及对策

结合某深厚软土地基填方边坡工程实例,通过优选采用加筋土挡墙进行边坡支护,并采用有限元分析加筋土挡墙的稳定性及变形特征,探讨软土地基加筋土挡墙的工作特点及变形控制对策。结果表明,加筋土挡墙对地基承载力、不均匀沉降变形要求均较低;CFG桩可将上部结构荷载传递至深层土体,有效提高地基承载力、控制地基沉降变形;在软土地基条件下加筋土挡墙为首选挡墙,研究成果可为类似边坡工程设计提供指导。     

土工格室加筋土挡墙静载模型试验研究

土工格室加筋土挡墙因其结构轻巧、稳定性高而具有广阔的工程应用前景，均匀长加筋面板式格室挡墙性能尤为良好，但目前相关的试验研究尚少。以拟建的长加筋面板式土工格室挡墙为对象，开展了竖向分级静载作用下的室内模型试验，对挡墙的变形、墙内竖向应力以及格室加筋层应变进行了测试和分析，探讨了均匀长格室层的加筋作用机制。结果表明：竖向荷载作用下，挡墙上部填土沿水平方向产生了中间大、墙面处小的不均匀沉降，埋于其中的格室加筋层因受弯而产生“网兜”效应，合并格室较强的侧限作用，致使部分竖向应力转化为格室的水平应力，多层格室的水平向转化作用使得挡墙底部的竖向应力明显减小，沉降沿水平方向亦趋于均匀分布。挡墙上部的翘起变形使得加筋层对墙面产生向下的拉力，故墙面竖向位移随荷载的增加而迅速增长；且对墙面产生向内收缩的作用，有效限制了上部墙面的水平位移，0.375H～0.75H(H为总墙高)范围内格室墙面水平位移较大，最大值出现在0.375H高处。加筋层应变沿水平方向的分布形式受填筑高度和荷载的影响较小，竖向荷载作用下均匀长加筋面板式格室挡墙的潜在破裂面的剖面线形为距墙踵一定距离的竖向缓变曲线。该成果可为此类土工格室加...     

包裹式土工格栅加筋土挡墙水平位移研究

包裹式土工格栅加筋土挡墙在工程中的设计分析仍采用基于极限平衡理论的锚固楔体法,而没有考虑在达到极限平衡之前加筋土挡墙所发生的变形发展和积累过程。加筋土挡墙面板的水平位移是墙体内外部稳定的重要体现。通过采用有限元数值方法,分析了不同工程因素对包裹式土工格栅加筋土挡墙面板处工后水平位移的影响,分析结果表明,FEM计算值和实测值接近,说明了有限元计算分析的适用性;包裹式土工格栅加筋土挡墙面板处的工后水平位移呈由下向上增大趋势;拉筋刚度、长度、竖向间距对水平位移具有明显的影响并应选择适宜数值,以实现加筋土挡墙的良好工程性能;挡墙墙顶处外荷载大小及位置对水平位移具有相应影响,位于加筋区外的外荷载对墙面水平位移影响不明显。     

土工格栅加筋土挡墙试验研究

采用在墙面板背后安装土压力盒以及在土工格栅上安装柔性位移计的方法,对某高速公路加筋土挡墙水平土压力和土工格栅拉筋位移进行了系统测试。试验研究表明,施工期间土工格栅加筋土挡墙墙背土压力随填土高度的增加而增大,增长速率逐渐减小,其数值均小于理论计算结果,沿墙高分布形式与计算结果有较大差别;土工格栅拉筋在施工期应变变形较大,工后应变非常小,挡墙下部土工格栅拉筋端部应变随填土高度变化较大,在加筋体锚固区末端存在过渡区,其工程特性逐渐向非加筋体填土过渡。根据试验结果对土工格栅加筋土挡墙施工控制及关键技术提出了相关建议。     

落石冲击被动防护系统能量衰减规律分析

介绍了被动防护系统的基本原理,建立了RXI-050型被动防护系统的有限元模型,采用LS-DYNA软件分析了不同直径、不同初始动能的落石冲击被动防护系统时落石能量衰减规律。分析结果表明:落石冲击被动防护系统反弹时,在初始动能相同时,落石能量随直径增加衰减时间变长;当落石穿透被动防护系统时,在落石尺寸相同时,随着初始动能增加,落石能量衰减值减少,衰减时间变短。该结论可以为被动防护系统改进提供一定的参考,也可为落石防护设计提供依据。     

绿色加筋格宾挡墙工程特性试验研究

为研究绿色加筋格宾挡墙的工程特性,分析其作用机制,进行了包括加筋土体垂直土压力、墙背侧向土压力、拉筋受力变形和面墙变形等内容的测试。在挡墙顶面施加6个荷载水平的加、卸循环荷载,研究了加筋土体中垂直土压力和墙背侧向土压力的大小和分布情况、拉筋应变沿筋长的分布情况、绿色加筋格宾挡墙潜在破裂面以及面墙变形规律等。试验结果表明：挡墙垂直土压力沿筋材方向大致呈均匀分布,墙背侧向土压力沿墙高呈曲线分布,其值小于理论值;第3层筋材应变沿筋长方向呈单峰值分布,第5层呈双峰值分布;与0.3H法和朗肯法相比,试验得到的挡墙潜在破裂面更加靠后;面墙的变形在加、卸循环荷载作用下呈现出弹塑性,最大侧向变形发生在第5层。     

混成型生态防护系统探究及在防治坡面落石灾害的应用方案

从我国边坡防护工程结构工作效力的角度进行检核和反思,例如场地需求匹配度、工程结构稳定性和耐久性、管养维护,等等,总结了落石防护工程的发展内在需求,进而在前人工作的基础上凝炼总结并发展出一种以被动网、落石挡墙等工程防护为临时措施、以散生竹等生态植被防护为永久措施的永临结合防护结构,文章将其命名为混成型生态防护系统。继而,将生态防护作为基本的指导思想,以某景区公路建设为例,通过对防护需求的分析研判,以及建设区域符合防护需求的生态植被的调研,将散生竹作为生态植被用作实践方案进行应用验证防护系统的可行性。文章进行了混成型生态防护系统的防护思路框架的初步探索,也力图通过对散生竹等植被研究资料的再利用、再研究,最后展望了该系统的发展、完善思路和方向。抛砖引玉,以供参考。     

边坡滚石灾害的作用机理与防治对策

针对山区高速公路边坡滚石灾害频发现象,探求滚石与边坡作用机理和运动特征,以仙居白鹤隧道出口端右侧边坡为背景,从现场试验出发,对不同形态的滚石进行了多组试验,并引入块体短长轴比的概念,分析建立了滚石水平运动距离与短长轴比的关系,结合滚石防护的成功例子总结了滚石防治的两种理念和三种防护手段:采取刚性和柔性防护相结合的方法,分别从滚石源头、途径和终点进行拦截.