土工织物加筋垫层的应用研究

在研究土工织物加筋机理和室内外载荷试验的基础上,提出用改进的Binquet法进行加筋垫层的设计, 并在8幢4～ 7 层建筑物软基的处理中得到成功的应用。     

土工织物加筋土坡稳定的塑性极限分析法

在塑性极限分析理论的基础上，本文给出了土工织物加筋土坡稳定数的上限解。与无筋土坡的已有解比较表明，该解是可靠的，从而为土工织物加筋土坡的稳定分析提供了一个有效的方法。此外，本文的计算结果表明，各种因素对土坡稳定性的影响程度随坡角的增大而减小。     

防波堤土工织物加筋地基离心模型试验及数值模拟

以黄骅港北防波堤工程为依托,对土工织物加筋软粘土地基及斜坡式防波堤体系的固结过程进行了离心模型试验和有限元数值模拟,通过分析地基土体固结过程中防波堤-加筋垫层-基体系的位移场和应力场的发展及织物拉应力分布和发展,验证离心试验及数值模拟方法的合理性,并得出以下几点主要结论:(1)土工织物加筋垫层的作用机理为其抗拉性限制自身横向变形,通过与附近土体的摩擦作用限制其侧向变形;(2)加筋减小防波堤-垫层-地基体系的高应力水平区,避免堤身与地基高应力水平区域的连通,增强系统稳定性;(3)在离心试验采用的分层地基的条件下,加筋减小了浅层软基和堤身的侧向位移量,对系统总位移有抑制作用;(4)试验中织物替代材料的极限拉伸强度发挥程度较低,其与砂垫层间摩擦强度的发挥水平约为23.8％。     

软土地基上土工织物加筋堤的离心模型试验研究

以黄骅港防波堤工程为依托,对有、无土工织物加筋垫层及不同织物加筋条件下堤坝和软土地基的变形与稳定进行了离心模型试验对比研究。得到了地基土体的竖向与水平位移分布规律以及孔隙水压力的消散特性。研究表明：土工织物加筋垫层的加筋机理源于其对土体的侧限效果,铺设土工织物后能有效地减小地基的沉降,并能够限制浅层土体的侧向变形;为使土工织物的加筋效果能够得以充分发挥,要求织物的强度及模量要与垫层的界面强度相匹配。     

土工织物加固软土路堤的有限元分析

采用有限元方法对土工织物加固软弱地基路堤的力学机理进行了研究.通过比较路基加筋和未加筋两种情况研究了土工织物的加固机理,结果表明土工织物对于提高路堤填筑高度、减少路堤侧向位移、均化路堤沉降以及加速超孔隙水压力消散有显著的效果.加筋路堤中土工织物的轴力受填筑高度、超孔压消散速度和接触面系数等因素的影响,路堤填筑高度和施工进度的控制有利于土工织物抗拉强度的发挥.对路堤安全系数的研究分析表明传统的极限平衡法验算路堤稳定性偏于保守,采用有限元方法能较好地反映土工织物的加筋作用,可以优化工程设计.     

土工织物加固高速公路软基的有限元分析

运用弹塑性理论和有限元法,采取试算分析的办法,确立了选取计算城范围和确定边界条件的原则,在此基础上,探讨了土工织物的水平向加筋,得到了如下 结论：由土工我成的水平向加筋体能均化地基浅部应力,消减路堤坡脚处的剪应力集中现象,且能隔离上,下土体,从而防止路堤发生“由表及里”的渐进性破坏。     

土工格栅加筋垫层用于处理特殊地基

某地两幢拟建于软土地基上的建筑物,原设计均采用PHC管桩基础。在桩基施工过程中分别发现软基中有大量孤石和条石(古码头遗址),桩基无法施工。经多方论证,最后采用水泥搅拌桩复合地基配合土工格栅加筋垫层的处理方案。其中一幢建筑已竣工,经现场荷载试验和沉降观测检验,地基承载力和沉降完全满足工程要求,且降低了造价。     

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。     

海堤工程软基土工布加筋的抗滑作用分析

克服了现有的堤坝稳定分析法只能计及土工布的拉力对海堤抗滑稳定的有利作用（荷兰法或瑞典法）,而对于土工布与土体的界面摩阻力所产生的有利作用不能有效地计入的弱点,结合具体工程的原型观测结果分析,提出了利用土工布加固堤坝的弹性薄膜理论进行有限差分计算,编制程序计算了土工布拉力以及与土界面摩阻力的实际分布及其对海堤稳定的影响。并以瑞安市飞云江北岸标准海堤工程为例进行了计算分析,认为土工布与土界面摩阻力比土工布的拉力对海堤抗滑稳定安全系数的提高作用更大。     

土工织物充灌袋的设计计算方法研究

用土工织物充灌袋堆积成围埝已经在围海造陆中得到了广泛应用。土工编织袋通常用砂、粉土或其他渗透性较大的土搅拌成泥浆来充填。在整个充填过程中,采用适当的泵送压力、控制适当的充填高度以保证土工编织袋所受到张力小于编织袋材料的拉伸强度是非常重要的。对于大尺度的冲灌袋,在冲灌施工期间呈扁平状,即中间为平面、两侧为曲面。国外已有的计算方法只适用于顶部形状为曲面的冲灌袋的受力分析,但对扁平的充灌袋的受力计算则不适用。本文通过对现有的设计方法的扩展和改进,编制了新的设计计算程序,用以计算扁平充灌袋的形状、尺寸、泵送压力、泥浆重度和拉应力的关系。这些成果可以帮助围埝设计者选择合理的充灌袋材料、几何形状和尺寸。     

土工织物加固软土路基的机理分析

采用非线性有限元方法对土工织物加固软土路基的效果和机理进行了探讨。对比计算表明，土工织物对软土路基的加固有明显的效果，可使路堤的安全性提高20％以上，使侧向位移减小15％～25％；土工织物对竖向沉降影响的大小则取决于路堤的宽度及土性参数；固结阶段的侧向位移会由于竖向沉降的大幅度发展而发生回缩，工程中需要采用较精密的仪器来探测这种回缩现象；仅铺设土工织物对路基体内孔隙水压力的发展影响不大，若要加快孔压的消散，可与塑料排水板联合使用；为了更好地发挥土工织物的加固效果，土工织物应尽量布置在高应力区域。分析后认为，传统的极限平衡分析方法很难合理地反映土工织物与土之间的变形协调关系，也较难正确地反映土工织物的受力状态及作用机理。     

挖填交界区格栅加筋路堤的试验和数值模拟分析

在对半挖半填路堤病害及成因分析的基础上,分析了加筋路堤格栅工作机制。通过现场试验,对采用格栅加筋法处理的路堤挖填交界区域进行了原位观测,观测了路堤填土完成时路面沉降、竖向土压力及格栅变形情况。通过建立有限元分析模型,对路堤填筑完成时格栅的拉力及位移进行了分析,并对不同路面荷载和格栅刚度条件下,格栅的拉力与位移进行了计算。结果表明：路堤挖填交界处铺设格栅后,路面局部差异沉降较小。填方区域格栅底部土压力与填土自重应力相当,格栅存在有效加筋长度,在挖填交界面附近产生较大变形和拉力。上层格栅比下层格栅沉降曲线平缓,下层格栅的拉力在交界区域会陡然增大。路面荷载对格栅拉力和位移有一定影响,随埋深增加影响减小,格栅的竖向位移随着荷载增大略有增大,格栅在挖填交界面附近拉力增大。随格栅刚度增大,其拉力也增大,而位移变化很小。     

Experimental and numerical investigations on zigzag porous screen breakwater

Pile supported porous breakwaters are commonly adopted for shielding small-scale harbors, such as marinas, fishing harbors, and recreational harbors from external waves. To improve efficiency of such breakwaters, attempts have been made to provide a filter screen containing porous material. Possible alternative to the existing pile supported screen breakwaters is the zigzag breakwater. This article details on the numerical and experimental investigations carried out on the performance of zigzag porous screen breakwater. Results related to the wave amplification in front of the structure, wave reflection, and transmission, forces exerted by the waves on the structure are discussed. The studies clearly indicate that the transmission coefficient of the order of 0.5 can be achieved for H _i/gT ² > 0.008 for 50% submergence, whereas the reflection coefficient can be effectively reduced to 0.2. Reduction in wave force is of the order of 50% which is primarily due to reduction in reflection coefficient. Substantial reduction in wave force contributes directly to reduction in the cost of construction of the breakwater, a definite advantage over other similar breakwaters.     

圈围工程中高强有纺土工布加筋垫层变形试验研究

应用大刚度、长标距、大量程的SDW-100型位移传感器,采用500 kN/m高强有纺土工布进行室内试验和现场试验,研究高强土工布加筋垫层的变形情况。室内拉伸试验成果表明,位移传感器在每级加荷情形下的变形量与试验机上显示变形量具有较好的一致性,说明该类型传感器用于现场加筋高强土工布的变形测试是适用的,并因此得到高强有纺土工布的变形模量为8314.4 kN/m。现场试验表明,(1) 大堤底部的土工布位移曲线基本表现为盆形,中轴线下的土工布位移量最大;(2) 大堤下部土工布的位移量大小与外棱体的位移方向明显相关;(3) 现场试验中高强土工布的最大实测变形率为11.9%,按室内试验得到的变形模量计算出该计算高强有纺土工布的应力值为837.40 kN/m,表明按照现场实际加荷速率设计的高强有纺土工布强度值偏小;(4) 施工间歇期高强土工布的应力会出现重分布现象,具体表现为大堤轴线下变形量明显减小,现场实测成果与Plaxis有限元计算成果规律性吻合情况较好,试验成果符合一般规律;(5) 土工布的变形率与围堤上部现场施工加荷的速率关系很大,现场施工时设计单位应当提出一个加荷速率控制值;(6) 当高强有纺土工布的强度一定时,土工布的伸长率相对较大有利于快速加荷施工。     

横-竖立体加筋地基中附加应力的分析计算

建立了横-竖立体加筋（H-V筋）地基的有限元模型,通过分析地基中的竖向应力分布、水平向位移分布以及筋-土界面相互作用,发现横-竖立体加筋地基中的竖向应力在筋材下方出现扩散和重分布,并逐渐向土体下部传递,使得土体中整体的应力分布更加均匀;同时,横-竖筋材中的竖筋类似于一个侧壁,其提供的垂直侧向力约束了介于竖筋间的土体,限制了土体的侧向水平位移,使得地基中筋材上部土体的侧向水平位移变小。基于有限元模拟对横-竖立体加筋地基加固机制的认识,将横-竖立体筋视为作用在地基上的一维弹性地基梁,通过弹性地基梁理论,根据弗拉曼解推导求解了横-竖立体加筋地基中任意一点竖向附加应力的计算表达式。将模型计算结果与有限元模拟所得结果进行对比发现两者吻合良好。     

无纺土工布特性指标检测结果的误差分析

对无纺土工布特性指标的检测结果进行了误差分析,给出了各项特性指标检测结果的误差,说明了各项特性指标检测结果的可信度。     

土工织物加固堤防非线性有限元分析

在进行堤防加筋设计时,土工织物的强度,加筋的长度,加筋的位置,加筋的层数等因素都是应该考虑的。利用欧洲通用的岩土工程有限元软件Plaxis,采用强度参数降低法,对某一堤防加筋的效果、机理作了分析。指出无论在任何位置加筋,土工织物都有一个最小长度。最小长度的确定,要具体问题具体分析。确定了加筋的最佳位置,并建议加两层,一层在底部,一层在中部,以抑制最危险滑弧的发展,提高整体稳定性,减少堤防变形发展。     

三维加筋边坡地震稳定性上限分析

基于极限分析上限定理,考虑均匀加筋和三角形加筋两种加筋模式,采用拟静力分析方法推导了一定边坡高度条件下的三维加筋边坡临界加筋强度的计算公式。通过与已有文献结果的对比,验证了所提方法的正确性,并讨论了边坡宽高比、水平和竖向地震力系数对三维边坡稳定性的影响。结果表明:地震力作用下边坡临界加筋强度随边坡宽高比的增大而增加,但其变化速率逐渐减小,当边坡宽高比大于10时,三维边坡加筋强度与二维情况相近;随着水平地震作用的增大,三维边坡临界加筋强度呈非线性增大;随着竖向地震作用的增大,临界加筋强度大致呈线性增加,且随着坡角的增大,竖向地震作用对临界加筋强度的影响更加显著;两种加筋模式下的边坡临界加筋强度值变化规律一致,且三角形加筋模式所需的加筋强度较小,效果较优。最后,针对实际工程提出了一些工程建议。