土工格柵流變特性及格柵加筋擋土墻長期工作性能研究
作為天然的地質(zhì)材料，土具有很低或者幾乎沒有抗拉強(qiáng)度，適當(dāng)加入土工格柵可以提高強(qiáng)度。
因此為了提高土體承受側(cè)向荷載的能力，如同在混凝土中置入一定數(shù)量的鋼筋形成鋼筋混凝土、從而提高了這種復(fù)合材料的抗拉性能一樣，在土體內(nèi)適當(dāng)?shù)丶尤牖蜾佋O(shè)一定數(shù)量的具有較好抗拉性能的加筋材料，形成加筋土工結(jié)構(gòu)(Reinforced Earth Slxuctures)，依靠筋材與土體之間的摩擦和嵌鎖咬合作用，可以傳遞拉應(yīng)力并分擔(dān)土體的應(yīng)力，增加土體的變形模量，在一定程度上改善土體的強(qiáng)度和變形特性，達(dá)到加固土工構(gòu)筑物與地基的目的。
這種加筋材料一般以高分子聚合物等人工合成材料或鋼筋為主，在巖土工程中統(tǒng)稱為土工合成材料主要抵抗拉力及其變形。
土工合成材料可以分別用于加強(qiáng)土坡、加固軟土地基，在支擋結(jié)構(gòu)施工中鋪設(shè)一定數(shù)量的士工合成材料形成土工加筋擋土墻，然而隨著大量和大規(guī)模的工程建設(shè)，所面臨的土質(zhì)條件與地質(zhì)條件的復(fù)雜程度不斷加大，對軟基工程、滑坡工程和防護(hù)工程及其治理工程的實(shí)際需求越來越迫切，由于在施工效率、工程安全性和經(jīng)濟(jì)性等方面比其他技術(shù)措施往往表現(xiàn)出更好的特性及適用性，土工合成材料技術(shù)及土工加筋技術(shù)在軟基加固工程、堤防工程、高速公路工程、鐵道工程等大量的工程實(shí)踐中得到日益廣泛的應(yīng)用，無論在數(shù)量上還是規(guī)模上都是的。
盡管如此，目前關(guān)于土工加筋結(jié)構(gòu)的工作機(jī)理尚未得到清楚的認(rèn)識，設(shè)計(jì)理論與方法還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工程實(shí)踐，缺乏嚴(yán)密的分析理論與計(jì)算方法。另外，作為高分子聚合物的合成材料，各種土工合成材料在一定的環(huán)境溫度條件下和在拉力的長期作用下往往表現(xiàn)出比較明顯的蠕變特性粘性效應(yīng)。
然而考慮加筋材料的蠕變特性，土工加筋結(jié)構(gòu)的長期變形特性及其工作機(jī)理更缺乏系統(tǒng)而深入的探討。為此，本文分別以土工格柵這種土工合成材料和格柵加筋擋土墻這種土工加筋結(jié)構(gòu)作為研究對象，通過實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的蠕變試驗(yàn)探討了土工格柵的蠕變特性及其非線性粘彈性本構(gòu)模型，同時考慮格柵的蠕變特性和填土的流變特性及土與格柵之間的相互作用效應(yīng)，通過有限元數(shù)值分析與計(jì)算探討了土工格柵加筋擋土墻的長期工作性能及其各種影響因素，為加筋擋土墻長期工作性能評價與工程設(shè)計(jì)提供了重要參考依據(jù)。
基于限分析上限定理，針對土工格柵均布加筋邊坡建立了穩(wěn)定性分析的上限解法，由此確定了格柵加筋邊坡臨界高度及穩(wěn)定數(shù)的上限，并與無加筋條件下邊坡的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對比分析，進(jìn)而基于變動參數(shù)對比計(jì)算探討了格柵加筋邊坡坡角、頂面傾角、土的內(nèi)摩擦角及格柵抗拉強(qiáng)度對加筋土坡穩(wěn)定性的影響。
在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地采用等效粘結(jié)力考慮由于筋材加筋而引起的土體局部強(qiáng)度的增強(qiáng)有限元數(shù)值分析方法與計(jì)算程序系統(tǒng)。
針對Denver粘性土試驗(yàn)加筋擋土墻，通過試驗(yàn)所提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)合理地確定和標(biāo)定了計(jì)算模型中的有關(guān)參數(shù)，進(jìn)而通過數(shù)值分析與實(shí)測結(jié)果的對比驗(yàn)證了所建立的分析方法的合理性與可靠性。
繼而針對某一給定的土工格柵加筋擋土墻結(jié)構(gòu)模型，利用所發(fā)展的平面應(yīng)變有限元數(shù)值分析方法與計(jì)算程序進(jìn)行了變動參數(shù)比較研究，由此探討了填筑過程、加筋長度和間距、模型參數(shù)等各種因素對格柵加筋擋土墻結(jié)構(gòu)長期變形與承載特性等長期工作性能的影響。
數(shù)值計(jì)算與分析表明：填筑過程對格柵加筋擋土墻的面板水平位移、格柵拉力與應(yīng)變和地基水平位移與垂直沉降影響較大，加筋改變了墻后填土應(yīng)力分布模式，格柵加筋擋土墻面板位移與格柵拉力及應(yīng)變在經(jīng)歷一段時間后將達(dá)到某一穩(wěn)定狀態(tài)。
這些結(jié)果與結(jié)論對于加筋擋土墻長期性能評價與工程設(shè)計(jì)提供了重要的參考依據(jù)。
土工格柵流變特性及格柵加筋擋土墻長期工作性能研究 2017-3-24 本文被閱讀 2316 次
