土工格栅加筋粗粒土的加筋影响带研究

为了探寻土粒级配、土工格栅横肋厚度等对加筋影响带厚度的影响规律,选定一种双向土工格栅,制作出具有3种不同横肋厚度的筋材试样,通过特制的可视化拉拔仪,分别在6种不同级配的粗粒土中,完成了不同法向压力下的多组拉拔试验.借助预埋于土中的位移观测点,观测了筋-土界面及界面以上不同高度处的土粒位移.根据土粒横向位移沿高度的分布规律,判别出各试验工况下的加筋影响带范围.经统计分析,得到了加筋影响带厚度δ与土粒平均粒径d_(50)、不均匀系数C_(u)、曲率系数C_(c)和土工格栅横肋厚度t之间的近似关系式.该公式较全面地考虑了粗粒土的级配、粒径大小对影响带厚度的影响,并将土工格栅横肋厚度的影响也纳入其中.试验结果还表明,土工格栅对粗粒土的间接加固作用在筋-土界面处最强,并随着离筋-土界面垂直距离Y的增大而逐渐减弱.据此,针对加筋间距与加筋影响带厚度的相对大小,分析了不同情况下加筋影响带内土体抗剪强度增长量随Y值的变化规律,并提出了加筋土坡稳定性分析的“改进影响带法”.

基于影响带观测的加筋土坡稳定性分析

为了观测土工格栅加筋影响带的范围,采用特制的一侧透明的拉拔盒,共对6种不同级配的粗粒土分别完成了4种法向压力下的拉拔试验。通过预埋于土中用大头针尖制作并包裹于导线皮中的位移观测点,直接观测了土工格栅在粗粒土中拉拔引起的土粒位移,发现格栅的拉拔会带动其上一定厚度范围内的土体发生移动,这个范围称之为加筋影响带。试验发现平均粒径d_(50)>0.83 mm的粗粒土中,土工格栅加筋影响带的厚度δ与试样的法向压力没有关联,主要与土粒级配有关,当d_(50)<1.05 mm时,δ随d_(50)的增大有较显著的增加;而当d_(50)>1.05 mm后,这种趋势明显减缓;特别是当d_(50)>1.65 mm后,二者呈良好的线性递增关系。基于这一试验结果,提出了考虑加筋影响带的加筋土坡稳定性分析方法,简称影响带法。在这一方法中,认为土工格栅的加筋作用相当于增加了加筋影响带内土的黏聚力,而内摩擦角不变。从而将加筋土坡简化为成层土坡,使计算大为简化。而计算得到的加筋土坡稳定安全系数在加筋层距不大于0.6 m,且格栅抗拉强度大于20 k N/m时,与有限元强度折减法的计算结果符合良好。