塌陷区上覆加筋路基力学行为演化与变形机理细观研究

为深入揭示塌陷区上覆加筋路基力学行为演化与变形机理,本文基于室内试验建立塌陷区上覆加筋路基离散元数值分析模型,从细观层面分析不同筋材长度、塌陷区宽度、路基高度条件下颗粒间接触力链分布、颗粒间相对位移、筋材弯曲变形与拉力、土拱比等变化规律,进而探究筋材长度、塌陷区宽度、路基高度对加筋路基力学行为与变形机理的影响规律。研究结果表明:合理的加筋长度能够使筋材有效承担上部路基荷载并限制路基填料颗粒间的相对位移;本研究中当筋材长度L=500 mm时,限制路基填料颗粒间相对位移的效果最佳,此时,筋材拉力达到最大值,筋材的弯曲变形达到最小值,颗粒间接触力链形状表现为完整拱形;在锚固比相同的条件下,塌陷区宽度越大,土拱效应的发挥程度就越低,土拱比就越小,颗粒间接触力链形状由完整拱形演变为2条未闭合的斜边,随着塌陷区宽度的增加,路基变形范围和筋材变形逐渐增加,加筋效果逐渐减弱;随着路基高度的增加,能够有效限制土拱效应的退化并使土拱效应得到充分发挥,颗粒间接触力链形状由2条和路基底部具有一定夹角的斜边演变为完整拱形,筋材拉力逐渐增大,筋材水平与竖向位移均逐渐减小,路基变形范围形状由矩形变为环状椭圆形且宽度基本不变。

土工格栅加筋橡胶碎石动力特性试验研究

土工格栅加筋是提升橡胶碎石混合料承载能力的重要方式。为探究土工格栅加筋橡胶碎石复合体动力特性及其作用机制,基于分级循环荷载作用下大型三轴试验,对3种代表性橡胶掺量碎石混合料进行不同层数土工格栅加筋,分析其累积塑性应变、滞回曲线发展演化规律,对比动弹性模量、阻尼比等动力特性关键参数,探讨耦合作用影响机制。研究结果表明:同级动应力作用下土工格栅加筋可减缓累积塑性应变的增大,随着加筋层数的增多,加筋效果更为明显;橡胶掺量增加可提升试样延性,但导致承载能大幅降低,不利于筋材加筋效果的发挥;滞回曲线形态主要取决于橡胶掺量,随着橡胶掺量增加,其形态更加饱满、倾斜,其排列更加稀疏;土工格栅加筋可提升复合体动弹性模量,并随筋材层数增多呈现出明显增长阶段;橡胶掺量对阻尼比初始值以及变化趋势产生主要影响。

土工格栅加筋橡胶碎石混合料大型三轴试验研究

为研究土工格栅加筋橡胶碎石混合料的力学特性与变形控制作用机理,基于大尺寸三轴试验,分析3种橡胶掺量碎石混合料在不同加筋形式下的应力-应变关系曲线、体变-轴向应变关系曲线,研究土工格栅竖向间距、筋材层数对其力学响应与变形特性的影响规律,并对试验结果进行拟合分析。研究结果表明,合理的土工格栅布置形式能有效提升橡胶碎石混合料峰值应力并抑制其发生剪胀变形。试验中5种双层加筋的最优竖向间距为d=150 mm。土工格栅的加筋效果在达到一定轴向应变后才能得以体现,且随着试样中橡胶掺量的增加,此轴向应变值逐渐增大。3种橡胶掺量碎石混合料均随着土工格栅加筋层数的增多,加筋效果显著提升,同时加筋层数相同的试样,其剪切破坏形态基本一致。随着橡胶掺量的增加,试样的剪切破坏模式由应变软化型逐渐过渡为应变硬化型,同时土工格栅的加入也增加了试样的延性。基于邓肯-张双曲线模型,增加拟合参数ψ,修正了能够描述橡胶碎石混合料的应力-应变特征的预测公式,并验证了该公式的合理性。研究成果可为橡胶碎石混合料的实际应用提供一定的理论基础。

土工格室加筋碎石复合体大型三轴试验研究

为研究土工格室加筋碎石复合体的力学行为与变形特性,基于大型三轴试验,分析土工格室竖向间距、加筋层数、格室高度、结点距离以及格室类型对加筋碎石复合体强度与变形特性的影响规律,通过引入强度加筋系数评价不同工况条件下土工格室的加筋效果。研究结果表明:不同工况条件下土工格室加筋均可在一定程度上提升碎石填料承载力;2层土工格室加筋条件下最优竖向间距为200 mm;增加土工格室层数或增大土工格室高度对于提升加筋效果较为显著;减小土工格室结点距离仅使加筋效果略有提升;高密度聚乙烯(HDPE)材质无孔土工格室加筋效果优于HDPE有孔土工格室以及聚丙烯(PP)、聚酯(PET)材质的土工格室,PP、PET土工格室加筋效果略高于HDPE有孔土工格室。

铁路新型加筋土挡墙抗震性能数值模拟

中国铁路建设逐渐向多震地区延伸,为了提高加筋土挡墙地震服役期,各类支档结构的抗震性能成为研究热点。通过Flac 3D数值模拟软件构建铁路新型加筋土挡墙足尺模型的方法,同传统模块式加筋土挡墙进行对比,分析了新型加筋土挡墙的抗震性能。结果表明:在地震作用下,新型加筋土挡墙整体变形趋势为外倾,即面板处水平残余位移随墙高线性增加,最大水平位移发生在墙顶处;加速度放大系数墙面板处>加筋体中部区>加筋体后填土区,挡墙中下部整体性较好,而中上部不同形式加筋土挡墙存有差异;挡墙墙背水平动土压力沿墙高“先增后减,再增再减”,墙体下部产生一突变点即最大值点;每层筋材应变分布呈“单峰状”,参与抗拔的筋材分布较为均匀,所形成的破裂面形式接近“0.3 H”法理论破裂面(H为墙高)。数值模拟结论可为新型加筋土挡墙抗震机理的研究提供参考和借鉴。

条形荷载作用下加筋土挡墙承载力上限分析

研究目的:轻型支挡结构加筋土挡墙在铁路、公路等交通土建中被大量采用。实际工程中的加筋土挡墙墙顶常作用条形荷载,如加筋桥台等。虽然当前加筋土挡墙设计中规定了破裂面形状,却未给出墙顶条形荷载作用时墙体的承载力。准确计算条形荷载作用下加筋土挡墙的承载力,对于有效保证实际工程中结构的稳定性具有重要意义。基于规范中的失稳机制与上限定理,求解加筋土挡墙承载力上限解。研究结论:(1)计算方法可以较好地反映实测结果,具有较高的准确性;(2)加筋土挡墙承载力随条基宽度的增大而非线性减小;(3)当条基远离挡墙面板时的承载力相对更大;(4)墙体筋材长度大于墙高的0.7倍后,其对承载力几乎不产生影响;(5)当筋材竖向布置越紧密时,筋材强度对承载力的影响越显著;(6)填土强度与承载力近似呈线性关系;(7)本研究成果有助于加筋土挡墙的设计与推广应用。

钒钛磁铁矿制备熔剂性球团工艺优化

为探究合理的钒钛磁铁矿熔剂性球团造球工艺制度及生球冷态性能,以钒钛磁铁矿为原料制备熔剂性球团。结果表明:随着造球时间由10 min增加至18 min,生球抗压强度和落下强度均得到提高,爆裂温度降低了95℃,且在造球时间为14 min时,生球抗压强度为11.6 N/个,落下强度为5.1次/个,生球性能较好;随着造球水分由7%增加至10%,生球抗压强度先升高后降低,落下强度逐渐升高,爆裂温度降低了63℃,且在造球水分为8%时,生球抗压强度为10.2 N/个,落下强度为4.2次/个,均能够满足生球质量要求;随着膨润土用量由0.6%增加至1.4%时,生球抗压强度和落下强度均得到提高,爆裂温度升高了89℃,且在膨润土用量为1.0%时,生球抗压强度为10.4 N/个,落下强度为4.8次/个,均满足质量要求。

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。

返包式土工格栅加筋土高挡墙现场试验研究

为了研究返包式土工格栅加筋土高挡墙结构的受力、变形状态,分析其作用机理,进行了包括加筋土墙体基底应力、墙背侧向土压力、拉筋拉力和墙面水平变形等内容的现场试验,研究了加筋土墙体基底垂直应力、不同层位的拉筋拉力沿筋长的分布规律,加筋土挡墙潜在的破裂面位置,墙背侧向土压力沿墙高的分布规律以及墙面水平变形规律。测试结果表明,加筋土挡墙基底垂直土压力沿土工格栅拉筋长度方向呈非线性分布,最大值发生在拉筋中部附近,向拉筋两端方向逐渐减少;实测墙背侧向土压力沿墙高呈非线性形式分布,其值小于主动土压力;上部墙体拉筋应变沿筋长呈单峰值分布,下部墙体拉筋应变沿筋长呈双峰值分布;上部墙体潜在破裂面形状与"0.3H法"接近,而下部墙体潜在的破裂面形状与朗肯主动土压力理论接近;施工期墙面最大水平变形位置在墙高的下部,竣工后墙面最大水平变形发生在墙顶处等结论。

土工格栅界面摩擦特性试验研究

土工格栅与土的界面作用特性直接影响着加筋土挡墙的安全与稳定性。因此,土工格栅与填料的界面技术指标在加筋土挡墙的设计中至关重要。本文在从试验方法、加载方式、试验箱侧壁边界效应和尺寸效应、填料厚度、压实度以及筋材夹持状况等几方面分析土工格栅界面摩擦特性影响因素基础上,进行了土工格栅在砂砾料和粘性土中的拉拔试验和直剪试验。试验结果表明:土工格栅与砂砾料接触面抗剪强度较高,而与粘土接触面抗剪强度很低;对于加筋土挡墙拉拔力较大的层位,应选用刚度大的土工格栅和砂砾料为填料。直剪摩擦试验不适合确定土工格栅接触面的抗剪强度。该试验结果对土工格栅加筋土挡土墙的设计具有重要的参考价值。

整体面板式土工格栅加筋土挡墙现场试验研究

以赣(州)龙(岩)铁路整体现浇面板土工格栅加筋土高挡墙为工程依托进行现场原型试验。通过现场埋设土压力盒、柔性位移计和水平测斜仪等测试仪器,进行包括加筋土墙体基底应力、墙背侧向土压力、拉筋变形和墙面水平变形等内容的测试。测试结果表明:加筋土挡墙基底垂直土压力沿土工格栅拉筋长度方向呈非线性分布,最大值发生在拉筋中部附近,向拉筋两端方向逐渐减少;实测墙背侧向土压力沿墙高呈非线性形式分布,其值小于主动土压力;上部墙体拉筋应变沿筋长呈单峰值分布,下部墙体拉筋应变沿筋长呈双峰值分布;上部墙体潜在破裂面形状与"0.3 H法"接近,而下部墙体潜在的破裂面形状与朗肯主动土压力结果接近;施工期墙面最大水平变形位置在挡墙的下部,竣工后墙面最大水平变形发生在墙顶处等。该结论为类似工程的研究与设计提供参考。

塑料土工格栅拉伸特性试验研究

进行土工格栅加筋土结构现场试验时,如何将实测应变有效地转换成拉应力对正确分析结构的作用机制具有重要影响。通过室内试验,研究了不同拉伸速率对3种强度的HDPE土工格栅拉伸性能的影响。试验结果表明:土工格栅的拉伸强度和拉伸模量随拉伸速率的降低而降低,峰值应变随拉伸速率的降低而增加。土工格栅强度越高,受拉伸速率的影响越小。在特定的拉伸速率条件下,同一种土工格栅对应2%,5%,10%应变和峰值应变的拉伸强度依次增大,而拉伸模量却依次减小。试验结果具有较强的实用价值。

高路堤加筋土挡土墙的变形和受力研究

一座总墙高为31 m的多级台阶式高路堤加筋土挡土墙首次应用于我国铁路正线上。为了研究各级墙的侧向位移、基底应力及墙背土压力的分布规律,对该挡土墙的变形和受力进行了现场原型观测。观测结果表明,各级墙的侧向位移均较小,且下部测点的侧向位移较墙顶测点要大;各级墙基底应力均小于100 kPa;墙背土压力呈曲线形分布,4 m宽台阶的存在使墙后填土顶面的外荷载对该墙的侧向土压力影响不大。该结论可供今后加筋土挡土墙的研究和设计参考。

加筋土挡土墙水平位移研究

视加筋土挡土墙为一粘结重力式挡土墙来考虑,受到墙后土压力作用时会产生水平位移,其大小是加筋土挡土墙墙面水平位移的重要组成部分。本文将加筋土挡土墙墙体等效成各向异性的弹性体,视为L宽度的悬臂梁,当受到墙背水平土压力三角形荷载作用时,分别计算纯弯曲和纯剪切两种情况下的水平位移。通过理论计算与工程实例测试结果比较,验证了该方法的正确性。

土工格栅加筋石灰土挡墙工程特性试验研究

以河北省保(定)沧(州)高速公路模块式土工格栅加筋石灰土挡墙为工程依托,以现场原型试验为手段,系统研究了该结构工作状态下的基底竖向土压力、墙面板背部侧向土压力和土工格栅拉筋应变分布规律。试验结果表明:基底竖向土压力沿筋长近似呈梯形分布,其大小一般小于理论值,最大值发生在墙背附近,且随竣工后时间的延续有下降的趋势;实测墙背侧向土压力沿墙高呈非线性增长分布,数值小于主动土压力;实测拉筋应变沿筋长呈单峰值分布,且数值均小于0.6%。试验结果可以为类似工程的设计、研究提供参考。

复合式整体刚性面板加筋土挡墙结构行为试验研究

复合式整体刚性面板加筋土挡墙是近年研制的新型加筋土挡墙,其面板由预制混凝土板和现浇混凝土组合而成。依托成昆铁路试验段进行此类加筋土挡墙的现场原位试验,并针对其结构特性提出设计原理。施工过程中,在挡墙内部不同部位安装传感器,进行长期监测。分析施工期和工后挡墙基底垂直应力、墙背土压力、土工格栅应变、基底及墙顶沉降、墙面水平位移的演化规律。在面板完成后发生2次地震,监测了地震前后挡墙的变化,研究地震对挡墙结构行为的影响。结果表明:基底垂直应力和墙背土压力随着填筑的增加,逐渐由线性分布演化为非线性分布。土工格栅沿墙高分布的应变峰值平面形状类似"0.3H法(H为墙高)"破裂面。地震后,基底垂直应力、基底及墙顶沉降和墙面水平位移增大,而墙背土压力和土工格栅应变先增大后减小。

加筋土挡墙拉筋轴向应力分布规律研究

基于剪力滞模型基本原理对加筋土挡墙筋土作用机理进行了研究。根据拉筋轴向应力是由拉筋周围土体发生剪切位移而产生,紧邻拉筋周围土体仅受剪应力作用的假定,将加筋体单元中土体分为内、外两层,建立了拉筋轴向受力平衡方程,推导出了加筋土挡墙拉筋轴向应力特解。理论分析表明,加筋土挡墙中拉筋轴向应力沿拉筋长度L呈非线性分布,且在x≤L/2时出现一个峰值;当水平拉筋沿筋长方向出现凹陷或凸起时,在该位置将产生拉力峰值。该研究成果合理解释了加筋土挡墙中拉筋轴向应力出现多个峰值以及越靠近墙底部潜在破裂面位置越接近墙面板的原因。

钒钛铁精矿配比对钒钛烧结矿冶金性能的影响

就提高钒钛铁精矿配比对攀钢钒钛烧结矿冶金性能的影响进行了研究。结果表明:钒钛铁精矿配比从46%提高到52%,钒钛烧结矿的FeO含量升高,低温还原粉化率降低,中温还原度降低,软化开始、压差陡升和滴落温度均升高,最大压差升高。本结果可为钒钛铁精矿烧结合理配矿提供指导。

高速铁路路基与桥梁过渡段技术措施分析

在高速铁路路基与桥梁连接处，由于两者刚度的不同，使轨面容易产生沉降差，其高平顺性受到影响，危及列车的安全、平稳运行。为此，介绍世界高速铁路国家（包括国内京沪高速铁路）在该部位的处理措施。