格栅加筋处治沿海高速公路拓宽路堤数值分析

为了研究沿海高速公路路堤拓宽差异沉降关键影响因素,采用有限差分软件FLAC^(3D)建模分析,探讨土工格栅加筋参数(格栅层数与格栅弹性模量)、新路堤填土参数(土体重度与土体弹性模量)对拓宽路堤差异沉降的影响,并提出了路堤拓宽最优设计方案。结果表明:土工格栅加筋参数对路堤差异沉降改善作用较小,而新旧路堤差异沉降随着路堤填土重度的增大而增大,且随着路堤填土弹性模量的增大而减小;最后,通过对影响拓宽路堤差异沉降的关键影响因素和拓宽路堤最大剪应变增量进行分析,建议在实际改扩建路堤加宽过程中选择轻质高强的路堤填料,以此来改善路堤拓宽差异沉降的影响。

不同加筋形式的沿海高速公路拓宽路堤现场试验与数值分析

为研究沿海高速公路路堤拓宽过程中的受力变形规律,通过拓宽路堤现场试验与数值分析,分析了施工过程中两种不同加筋形式对新路堤深层侧向位移、地表累计沉降、格栅累计变形的影响,并通过数值模拟进一步探讨了路堤拓宽过程中的受力变形规律。结果表明:随着填土高度的增加,K2130+590段和K2130+620段的深层侧向位移、地表累计沉降、格栅累计变形也随之增大;其中K2130+590段和K2130+620段的深层侧向位移随着埋置深度的增加而减小,大致呈“倒三角形”分布趋势,路堤顶部、底部的最大侧向位移与K2130+620段相比分别减小了31.83%、76.98%;且路中处最大沉降与K2130+620段相比减小了40.51%;而两个试验段格栅累计变形相差不大,基本保持一致。通过综合考虑K2130+590段与K2130+620段的深层侧向位移、地表累计沉降及格栅累计变形,建议采用格栅与格室的组合加筋形式。同时发现最大剪应变增量随着新路堤填土高度的增加而增大,新旧路堤最有可能沿台阶处发生滑移破坏,故为了拓宽路堤的稳定与安全,建议增强新旧路堤台阶处的连接强度,以此保证加筋新旧路堤结构的整体稳定性。

土工格栅与碎石土混合料界面作用的大型直剪试验研究

土工合成材料在各类加筋土工程中运用时,面临的问题主要是加筋体结构的稳定性、安全性及长期服役性能,而筋土界面摩擦特性对加筋体结构的稳定性与安全性有着直接的影响。目前对黏土和砂土的研究居多,针对现场常见的碎石土混合料与格栅界面相互作用的研究却鲜有报道。本文以兰州至海口高速公路广西南宁经钦州至防城港段改扩建工程项目为背景,通过室内大型直剪试验对碎石土混合料与土工格栅界面的剪切特性进行了相关研究,探讨了不同剪切速率、压实度、法向应力对直剪界面相互作用特性的影响。结果表明:在法向应力σ_(v)≤30 kPa时,界面剪切应力峰值随压实度的提高呈现出线性增长趋势,随法向应力进一步增加,增长趋势由线性增长向折线增长转变;随剪切速率的增加,其在剪切速率v=1.5 mm/min下界面剪切应力最大;界面似黏聚力随压实度的提高而增大,而界面似摩擦角正好与之相反;不同剪切速率下的界面似黏聚力与似摩擦角呈现一定范围内的波动变化,波动范围分别为38.725~50.495 kPa和25.873°~29.683°;筋土直剪界面的直剪曲线呈现应变硬化的特征,且不同影响因素下拐点所对应的剪切位移大多集中在剪切面长度的0.83%~1.83%之间。研究结果可为以碎石土混合料作为填料的加筋工程建设提供设计参数及理论参考。

基于数字图像分析的土工合成材料加筋砂土拉拔试验研究

由于加筋土界面作用的复杂性,加筋土工程建设中铺设土工格栅时往往采用经验的方法,很大程度上造成了土工格栅的浪费及工程安全隐患,理清不同填料筋土界面作用的影响范围,有助于确定加筋土结构的合理加筋间距。为了揭示不同填料筋土界面作用的影响范围,采用4种不同类型的砂土与格栅在不同法向应力下进行了一系列的拉拔试验,并结合数字图像量测技术,分析了不同类型砂土下界面剪切带厚度、颗粒位移矢量、格栅拉拔阻力峰值及应变等演变规律。研究表明:界面剪切带厚度H随法向应力σv与砂土平均粒径d50的增加而增大,通过多变量拟合的方法,得到了H、σv与d50三者之间的函数表达式;格栅在拉拔过程中,砂土颗粒位移矢量以土工格栅为界有着显著的差别,格栅上部的颗粒位移矢量明显大于下部颗粒,且在格栅上下一定范围内会形成颗粒位移矢量集中带;拉拔阻力峰值随σv及d50的增加而增大;不同类型砂土各区段的格栅应变均表现出由前向后依次递减的趋势。

基于不同速率的格栅与标准砂拉拔试验及界面位移图像分析

为了研究不同拉拔速率下筋土界面的摩擦特性,进行了5种不同拉拔速率、4种不同法向应力的拉拔试验并结合数字图像分析技术揭示了砂土的位移变化规律。结果表明:随着拉拔速率的增加,存在一个临界拉拔速率v=1.5 mm/min,该速率下的拉拔力最大;不同拉拔速率下的峰值拉拔位移均随着法向应力的增加而增加,且两者呈指数函数关系;界面似摩擦角以及界面似黏聚力随着拉拔速率的增加均会发生变化,而界面似黏擦角表现出先增后减再增的趋势,其最大值与最小值两者相差8.86°,但界面似黏聚力则表现出先增后减的趋势,其最大值为最小值的1.23倍;拉拔界面的颗粒随着拉拔前进的方向一起平行移动,离拉拔界面越近颗粒位移越大,离拉拔界面越远颗粒位移越小,且拉拔界面上部颗粒的位移较下部有显著的差异。

倒梯形布筋方式的加筋土挡墙承载破坏性能分析

基于已有室内条形基础下倒梯形布筋加筋土挡墙模型试验,采用FLAC3D有限差分软件建立加筋土挡墙三维数值模型,探讨了基础偏移距离D对挡墙极限承载力、面板水平位移、筋材拉应力分布以及潜在破裂面的影响。研究结果表明:基础的极限承载力随着基础偏移距离D的增大呈现出先增后减趋势,通过综合分析基础的极限承载力、0.1 b(b为基础宽度)沉降量对应的承载力以及基础最终沉降量,得出基础最佳偏移距离D=0.45 H(H为墙高);当D/H≤0.45时,挡墙面板的最大水平位移出现在顶部,当D/H>0.45 H时,挡墙面板最大水平位移出现在挡墙的中部距离墙趾约0.4 H的位置;随着D/H的增加,筋材的拉应力峰值逐渐向挡墙内部偏移,在筋长方向上均呈非线性分布;挡墙的潜在破裂面受基础偏移距离D影响显著,破裂面位置整体向荷载方向偏移,且可用指数型曲线表示。

拉拔速率对土工格栅-砾性土界面摩擦特性的影响分析

为研究土工格栅与砾性土的界面特性,通过室内拉拔试验研究了拉拔速率、法向应力对界面参数的影响,分析了拉拔力峰值、界面摩擦参数及界面摩擦系数比的变化规律.试验结果表明:不同拉拔速率下的拉拔力与拉拔位移曲线均呈现出应变软化特征,且随着拉拔速率的增大,相同法向应力下拉拔力峰值对应的拉拔位移基本相同;随着法向应力的增大,相同拉拔速率下拉拔力峰值对应的拉拔位移逐渐增大;土工格栅-砾性土界面的似摩擦角在拉拔速率(v≤0.9 mm/min)下变化较小,随着拉拔速率的进一步增加,界面的似摩擦角略有提升,且随着拉拔速率的增加,存在一个临界拉拔速率(v=0.9 mm/min),此时土工格栅-砾性土界面的似黏聚力达到最大,为最小界面似黏聚力的1.9倍左右;界面摩擦系数比K随着拉拔速率的增加呈现出先增后减的趋势,拉拔速率在0.3~4.5 mm/min时,K的变化范围为1.29~1.58;从偏安全角度考虑,实际加筋土工程设计中应选择低速率试验工况下的界面摩擦系数比.

土工格栅与碎石-土混合料的界面摩擦受力特性分析

土工格栅与土的界面摩擦受力特性直接影响加筋土结构的安全稳定、筋材拉力发挥以及结构极限破坏型式,是加筋土结构设计、变形及稳定分析最为关键的技术指标。为研究土工格栅与碎石-土混合料的界面摩擦受力特性,在15k Pa、45k Pa、75k Pa法向应力下进行土工栅与碎石-土混合料界面的室内拉拔试验,分析了土工格栅不同测段格栅的受力和应变规律以及不同纵向埋深处测点的位移。结果表明:土工格栅不同测段格栅的应变随着法向应力的增加而增大,随着格栅纵向埋深的增加而依次递减,且75k Pa法向应力下AB段格栅应变约为DE段格栅应变的3.2倍;预设测点的位移以及不同测段格栅的应变随拉拔力的增大而增加,但格栅应变及测点位移会随着格栅纵向埋深的增加而依次递减;土中格栅应变相对于裸露在空气中的格栅应变要小,且远小于格栅的断裂伸长率;土工格栅应变与拉拔力呈现良好的幂函数关系。

高中低拉拔速率下筋土界面拉拔试验分析

边坡及挡墙倒塌破坏会导致土工格栅与土之间快速滑动,筋土界面相互作用较为复杂。通过对不同拉拔速率下界面筋材受力和变形特性的研究,有助于加深对筋-土界面工作特性的认识。基于此,采用拉拔试验以拉拔速率和法向荷载为研究因素探讨了9种拉拔速率和3种法向荷载对筋-土界面作用特性的影响规律。结果表明:峰值拉拔力随着拉拔速率由低到高变化增大幅度逐渐变缓,界面黏聚力与拉拔速率呈正相关变化趋势,最大增大了278%;界面摩擦角呈负相关变化趋势,最大减小了19.1%。格栅应变在低速时受拉拔速率影响较大,随着拉拔速率的增大而增大;当拉拔速率超过5 mm/min时,格栅应变变化幅度减小,抗拔刚度增大。界面剪胀量随拉拔速率的增大呈增大趋势,随法向荷载的增大呈减小趋势。高速时界面剪胀量约为低速时的1.56倍、中速时的1.13倍。