基于横观各向同性的土工格栅增强地基力学特性研究

【目的】土工格栅加筋地基在水利、建筑、交通等工程应用广泛,其竖直方向和水平方向的力学特性是值得关注的焦点。为研究不同加筋间距、层数对土工格栅加筋地基竖向和水平向承载特性的影响,【方法】通过物理模拟浅层平板载荷试验,将土工格栅加筋地基视为横观各向同性介质,结合复合材料力学理论推导出了弹性参数的求解方法,同时考虑地基横观各向同性特征计算了竖向附加应力及沉降量。【结果】结果显示:400 kPa可作为地基极限荷载值,加筋5层、7层、16层在相同沉降位置的地基承载力分别提高了26%、39.2%、63.5%;在相同挡墙高度107 cm处,加筋5层、7层、16层工况相比无加筋工况水平位移减少了59%、66%、85%。【结论】结果表明:土工格栅加固地基后对土体的变形模量、剪切模量增强作用显著,而竖向泊松比变化较不明显;加筋地基的水平、竖向变形模量分别与加筋率之间存在较好的线性关系,采用横观各向同性模型推导计算的附加应力值接近试验值,计算的沉降量与试验值误差较小。研究成果可为类似实际工程设计提供一定的理论依据。

循环加卸载作用下贵阳红黏土损伤特性试验研究

为研究贵阳红黏土在循环荷载作用下的损伤特性,揭示抗剪强度参数随加卸载过程的损伤演化规律,通过应力-应变控制式三轴剪切渗透仪中的应力路径试验模块,对ω=29%、32%、35%以及38%4种含水率的贵阳红黏土在σ_(3)=100 kPa、200 kPa和300 kPa围压下开展固结不排水剪循环加卸载试验。研究结果表明:卸载过程中土样表现出变形增强性,卸载后轴向应变增量越大,松弛时间越长,回弹变形量越大;综合考虑含水率与围压条件的影响,建立贵阳红黏土剪切过程中弹性变形演化的数学关系式,并与试验结果进行对比验证,拟合度达95%以上;采用等效塑性剪切应变作为塑性内变量,对贵阳红黏土剪切全过程强度损伤特性进行研究,发现其胶结强度不断损失,而摩擦强度不断增加;且随着含水率的增加,内摩擦角的变化范围为21.8°~16.1°,黏聚力的变化范围为83.7~57.5 kPa。研究成果可为路基压实及考虑加卸载工况的土坡稳定性评价提供理论指导。

基于剪切滑移线理论的软岩连拱隧道喷锚支护数值模拟

软弱围岩隧道开挖卸荷形成楔形塑性区,基于RABCEWICZ L V等提出的剪切滑移线理论,计算锚杆、喷层、钢筋网、钢拱架等一次支护结构在剪切区高度上提供的支护抗力,反向施加在开挖轮廓面上;对贵阳轨道交通2#线某段连拱隧道进行数值建模,采用中导洞+台阶法施工方案,模拟其开挖支护过程,得出变形破坏效应,并与现场监测的典型断面地表沉降、边墙收敛及顶拱沉降等数据进行对比。计算结果表明:喷锚支护措施使得围岩及地表沉降、水平变形减小,有效缓解隧道开挖后的应力集中现象,重力式中隔墙在隧道开挖过程中的连拱效应明显,支护结构与围岩一起发挥了共同承载圈作用,隧道的整体稳定可以得到保证。