花棒沙柳根与土及土与土界面直剪摩擦试验与数值模拟

花棒和沙柳是毛乌素沙地中分布最广泛的优良防风固沙树种,在固定流动沙丘和半流动沙丘上效果明显。为了探索花棒和沙柳根-土界面的摩擦特性,该文选取毛乌素沙地5 a生人工种植花棒、沙柳的根系为研究对象,通过直剪摩擦试验研究界面类型、土壤含水率和垂直荷载对花棒、沙柳根-土界面以及素土-素土界面摩擦特性的影响,并采用有限元软件对直剪摩擦试验进行数值模拟。结果表明:花棒和沙柳根系对土壤抗剪强度的提高作用与根-土界面的黏聚力无关,与摩擦角有关。花棒根-界面的摩擦角显著高于素土-素土和沙柳根-土界面(P<0.05)。土壤含水率的变化对根-土界面的黏聚力与摩擦角的影响规律相似,旱季和雨季对根系提高土壤抗剪强度的作用有显著影响(P<0.05)。根-土界面的抗剪强度与垂直荷载的关系同样满足莫尔-库伦准则,本构关系为双曲线。花棒根-土界面抗剪强度极显著高于素土-素土界面和沙柳根-土界面(P<0.01),从抵抗根-土位移的角度,花棒的固沙效果优于沙柳。该文所采用的应力、位移边界条件和Coulomb摩擦模型,模拟计算的根-土界面和素土-素土界面的抗剪强度与试验结果基本一致(最大相对误差<10%),因此根-土界面的直剪摩擦试验可以通过本文所建立的有限元数值模型来模拟。研究结果可为根系固土作用的理论研究和防风固沙树种的筛选提供参考。

土工织物与土的直剪摩擦试验研究

土工织物作为一种新型的建筑材料 ,因经济和技术及过滤、排水、隔离、加筋、防护作用的优势 ,国外自 2 0世纪 5 0年代后期 ,我国自 70年代后期广泛应用于岩土工程的各个方面。土与织物界面相互作用的机理十分复杂 ,室内测试目前还处于探索和完善阶段。主要介绍土工织物与土的直剪摩擦试验方面的研究。

土工格栅加筋土直剪摩擦试验研究

通过直剪摩擦试验方法,对不同含水量的土工格栅粉煤灰加筋土和土工格栅二灰加筋土进行试验,得到不同填料土工格栅加筋土在不同法向应力作用下的抗剪强度,由此得到土工格栅加筋土界面相互作用特性指标:似摩擦系数和界面摩擦角.试验结果表明:土工格栅粉煤灰加筋土试验,当含水量由10%增大到18%时,随着含水量的增大,土工格栅粉煤灰加筋土的似摩擦系数和界面摩擦角逐渐增大,当含水量由18%增大到25%时,土工格栅粉煤灰加筋土的似摩擦系数和界面摩擦角逐渐减小;当含水量由25%增大到36.4%时,似摩擦系数和界面摩擦角逐渐增大,而且增加幅度明显提高.通过击实试验得到土工格栅二灰加筋土的最优含水量,并对土工格栅最优含水量二灰加筋土进行试验,得到的似摩擦系数和界面摩擦角均大于土工格栅粉煤灰加筋土指标.

土工合成材料界面直剪摩擦试验研究

该文通过土工合成材料与不同填料的直剪摩擦试验,研究土工合成材料的界面特性。并探讨了在直剪试验中,剪切速度对剪应力峰值强度的影响。

复合土工膜-不同含水率垫层结构界面直剪摩擦特性试验研究

复合土工膜-垫层防渗体作为一种刚柔混合防渗结构体系,其界面摩擦特性对工程的安全运行至关重要。为给复合土工膜防渗体在特大流量引水渠道工程中的应用提供科学合理的依据,探析复合土工膜-垫层界面摩擦特性和界面强度特性,重点考虑膜后垫层材料含水率的变化,采用室内直剪试验对复合土工膜与不同含水率0%、3%、6%、8.5%垫层材料的摩擦剪切特性进行研究,分析不同含水率工况下的界面强度特性。结果表明:复合土工膜与不同含水率垫层材料的界面剪切特性经历了弹性、弹塑性和残余强度阶段,具有明显的峰值强度和残余强度特征,剪切位移为9~11 mm时达到峰值强度。随着剪切位移的增大,界面剪应力先减小后逐渐趋于稳定,表现出稳定的残余强度,残余强度约为峰值强度的80%~90%。随着垫层材料含水率增大,界面峰值抗剪强度和残余抗剪强度呈非线性减小趋势,表明膜后垫层材料水分对界面强度具有“润滑效应”。

复合土工膜-垫层材料界面摩擦特性试验研究

复合土工膜防渗结构界面摩擦特性对工程的安全稳定性至关重要。为探寻复合土工膜-垫层界面摩擦特性,进行了室内直剪摩擦试验、斜板试验、室内拖板试验及现场原位试验,并统计分析一布一膜、二布一膜与砂浆垫层及砂砾石垫层的界面摩擦性能。结果表明:对于不同垫层材料,砂砾石垫层界面摩擦特性较优,比砂浆界面的摩擦角和凝聚力分别大5.0°和4.2 kPa;对不同类型的复合土工膜,二布一膜比一布一膜的界面摩擦角和凝聚力分别大3.4°和1.2 kPa;在不同试验中,直剪摩擦试验与斜板试验结果相近,与拖板试验相比摩擦角偏小约30%,凝聚力偏低约4~6 kPa;拖板试验结果与原位试验相近。因此,在防渗结构的设计中,垫层宜采用散粒体材料,复合土工膜宜选用二布一膜,并以拖板试验结果进行评定。

大直径桩荷载传递规律的试验及理论研究

用室内直剪摩擦试验和压缩试验测定桩侧不同深度土层及桩端土层的荷载传递参数 ,根据桩 土共同作用理论分析桩的荷载 沉降关系及桩的荷载传递规律 ,为确定大直径桩的承载力提供了一种新的非破坏性的室内试验与理论分析相结合的方法 ,其分析结果与现场荷载试验结果完全吻合。

土工格栅与土界面作用特性试验研究

土工格栅与土的界面摩擦特性指标是加筋土工程设计的关键。通过分析土工格栅与土的界面摩擦作用和进行了直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验,测试了两种试验条件的界面摩擦特性。在两种试验条件下,土工格栅加筋土复合体的抗剪强度均有界面摩擦角φsq和界面凝聚力csq,且土工格栅与土相对位移量的不同,其复合体的强度机理有区别。在拉拔摩擦试验中,剪应力峰值强度对应的剪切变形值高于直剪摩擦试验中剪应力峰值强度的剪切变形值5～10倍以上。两种试验均有其适用性,而土与土工格栅的相对位移较小时直剪摩擦试验较能反映实际;土与土工格栅相对位移较大时土与格栅双面均发生相对位移,拉拔摩擦试验更为合适。随法向应力的增大,直剪摩擦和拉拔摩擦试验的剪应力峰值以及剪应力峰值对应的位移均提高。直剪摩擦的剪切速度小,剪应力峰值强度高,且达到峰值强度的剪切位移大;增加剪切速度,剪应力峰值强度降低,且对应的位移也减少,其原因是界面上的孔隙水压力消散和筋材的应力松弛。应根据具体工程的需要选择直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验确定设计参数。

土工格栅在公路工程中的试验研究

主要是通过进行拉拔试验分析不同填料与格栅之间的相互作用。土与格栅之间的相对位移较大时,土与格栅的两面都发生了相对位移,进行拉拔试验比较合适。法向应力增大,拉拔试验的剪应力的最大值以及相对应的位移量都后不同程度的提高。

桩侧土的桩-土临界位移实验研究

通过室内直剪摩擦试验、室内模型试验、深井荷载试验和桩基静载试验,研究了各类桩的临界位移的规律及其影响因素。研究结果表明,桩侧摩阻力达到极限值所需要的临界位移较桩身沉降而言是很小的,因此,合理地选择桩土荷载传递模型,正确认识桩的荷载传递机理是进行桩基优化设计的前提。本实验研究为桩的荷载传递分析提供了理论根据。

黄泛区粉土-玻璃纤维增强聚合物复合材料布界面摩擦特性试验

玻璃纤维增强聚合物复合材料(GFRP)强度高、耐热性好、抗碱性腐蚀能力较强,目前已广泛的应用于土木工程领域中。为了研究黄泛区粉土和GFRP布之间的界面摩擦特性,利用TZY-1型土工合成材料综合测定仪开展了直剪摩擦试验研究,分析了含水率、压实度和法向应力对界面摩擦特性的影响。结果表明,黄泛区粉土和GFRP布的界面摩擦强度随着压实度的增大而增大;界面摩擦强度在土体的含水率最优时达到最大,超过最优含水率后会下降;界面抗剪力随着法向应力的增大而增大,摩擦系数随着法向应力的增大而降低。

筋土界面作用特性的试验研究

筋-土界面的作用特性直接决定加筋土工程的稳定性,所以筋材与填料的界面技术指标是土工加筋关键的设计指标。该文利用TZY-1型土工合成材料综合测定仪,以塑料土工格栅为加筋材料,以红粘土为填料进行直剪摩擦和拉拔摩擦试验,对不同压实度、不同加筋材料、不同速率下加筋土的摩擦特性、抗拔位移的变化规律进行了研究,为今后的加筋土工程应用提供参考,为相关工程的稳定性和变形分析提供依据。