Experimental Study on Performance of Multidirectional Geogrid and Its Application in Engineering of High Slope

By analyzing the grille mechanical property, tensile strength and creep tests, and the fi eld tests, we investigated the characteristics and the reinforcement principle of multidirectional geogrid, and obtained the effect factors of grid characteristics, load and time curve and the shear stress of grille and sand interface. The reinforcement effect of geogrid in combination of typical project cases was illustrated and the following conclusions were presented. Firstly, multidirectional geogrid has ability to resist structural deformation, node distortion or soil slippage under stress, and can effectively disperse load. Secondly, with the increase of tensile rate, grille intensity increases and the creep value also increases with the increase of load. Thirdly, the frictional resistance balance between horizontal thrust of damaged zone and reinforced soil in stable region can avoid slope failure due to excessive lateral deformation. Fourthly, the multidirectional geogrid is able to withstand the vertical, horizontal and diagonal forces by combing them well with three-dimensional orientation, realizing the purpose of preventing soil erosion and slope reinforcement, which has a wide range of application and development in engineering fi eld.

橡胶砾石级配对筋土界面循环剪切特性的影响

橡胶砾石作为基础填料,具有低剪切刚度、高阻尼比的特性。为了研究土工格栅-橡胶砾石的循环剪切特性,利用室内动态直剪仪进行了一系列直剪试验,分析了4种橡胶砾石颗粒级配(级配不良GR1、GR4,级配良好GR2、GR3)、3种橡胶配比(10%、30%、60%)、3种竖向应力(30、60、90 kPa)下土工格栅-橡胶砾石界面的剪应力-剪切位移关系和体变特性。试验结果表明:在循环剪切过程中,各橡胶砾石级配均表现出剪切硬化的特点,但其抗剪强度与纯砾石相比均出现不同程度的降低;橡胶砾石抗剪强度随着竖向应力的增加而增大,4种级配土中GR2表现出最高的抗剪强度,但相较于纯砾石其抗剪强度约下降9%;界面最大竖向位移与竖向应力和橡胶含量成正相关,2种连续级配土GR2和GR3的界面竖向位移较小;在同一颗粒级配下,剪切频率和剪切位移幅值越大,混合土界面峰值剪应力越大;筋土界面剪切刚度随着循环次数的增加而增大,随着橡胶含量的增大而减小,而阻尼比与剪切刚度呈相反的规律。

法向循环荷载下筋土界面细观剪切特性分析

为深入研究动荷载下筋土界面特性和加筋机理,以室内试验结果为基础,利用离散元软件建立了法向循环荷载下格栅—砾石界面直剪试验数值分析模型,分析了法向循环荷载作用下筋土界面剪切过程的细观机理,探究了剪切过程中筋土界面颗粒受力演化规律。结果表明:在界面剪切试验过程中,筋土界面由峰值前较小的变形,逐淅软化形成局部变形集中的剪切带,且厚度约为平均粒径的7~9倍;力链随剪切的进行趋于稳定,形成贯通的强力链;循环荷载下的孔隙率变化曲线在相应上、下界静荷载试验之间,而配位数接近或低于下界荷载的结果。

柠条、沙柳根与土及土与土界面摩擦特性

通过直剪试验研究了垂直荷载、土体干密度、土体含水率对柠条根-土界面、沙柳根-土界面以及土-土界面摩擦特性的影响.结果表明:柠条根-土界面、沙柳根-土界面与土-土界面的剪切特性相似,均服从莫尔-库仑理论;柠条根-土界面、沙柳根-土界面的摩擦系数随着土体干密度的增大而增大;土壤含水率对柠条根-土界面、沙柳根-土界面摩擦系数和黏聚力的影响与素土相同,三者的摩擦系数随含水率增加逐渐减小,而黏聚力随着含水率增大呈先增大后减少的变化.在自然生境下主要根系分布层,柠条、沙柳的根-土界面摩擦系数大于土-土界面,尽管根-土界面黏聚力小于土-土界面黏聚力,但是根-土界面的摩擦系数的增大仍使根-土界面抗剪强度大于土-土界面,说明根-土结合面抵抗位移的能力大于土-土界面;2种植物相比,柠条根系抵抗根-土分离的能力优于沙柳.

冻融作用下草本植物根系加固土体试验研究

为了研究植物根系在冻融作用下对边坡土体的加固效应,取哈尔滨、东营、合肥等地公路常见的3种草本植物根系作为研究对象,基于植物根系与土体之间的界面摩擦效应,对不同植物根系在不同次数冻融作用后的根-土复合体进行了拉拔试验以及直剪试验。结果表明:结缕草根系与土体之间的摩擦效应最为显著,加筋效果最好;狗尾草的根系与土体之间的摩擦效应最差,但狗尾草根系抗冻性较好。根-土复合体模型的抗剪强度随冻融作用次数的增加发生变化,体现在黏聚力不断减小,后趋于稳定;内摩擦角先增大后减小,之后趋于稳定。所得结果可为植物护坡加固工程以及加筋土作用机理研究提供数据参考。

加筋土的筋土界面作用及影响因素

筋土界面作用特性直接影响着土工结构物的强度和稳定性。在总结国内5种筋土界面作用特性观点的基础上,认为加筋土的强度和稳定性主要依靠填土自重和筋土之间的摩阻力来实现,加筋作用不仅反映在筋土界面上,也发生在筋土周围的土体中,加筋土的剪切带观点是对筋土界面特性的综合性概括。加筋填土的含水率、压实度、剪胀效应、加筋材料自身特性以及试验方法等因素都不同程度地影响着筋土界面作用特性。将直剪试验和拉拔试验相结合,并辅助离心模型试验及数值分析方法,可深入研究筋土界面作用特性。

废旧轮胎条与格栅加筋土剪切性能对比研究

废旧轮胎在岩土工程中加筋的应用,与土工合成材料加筋原理比较相似。通过大型土工合成材料直剪仪,对废旧轮胎条与双向格栅、三向格栅加筋土剪切性能进行对比研究。试验结果表明:三种筋材的界面摩擦系数比均小于1,其中废旧轮胎条的界面摩擦系数比达到0.98,与素土界面摩擦系数最接近;三种筋材的加筋效果均较为显著,抗剪强度明显增大;不同加筋土内摩擦角与素土内摩擦角接近,但黏聚力显著提高,废旧轮胎条、双向格栅及三向格栅加筋土黏聚力增幅分别为24%、36%和60%;三种筋材加筋效果系数均随垂压增大而减小,相对于双向、三向格栅而言,废旧轮胎条加筋效果系数对垂压变化不太敏感。因此,在垂压变化较大的情况下,废旧轮胎条用作筋材优势较大。

土工格栅与砂土相互作用机制的拉拔试验研究

筋土之间的相互作用机制复杂,是土工合成材料加筋加固应用中的核心问题。通过室内拉拔试验,研究了土工格栅与砂土相互作用机制和格栅几何特征对拉拔阻力的影响。初步揭示了格栅横肋和纵肋在拉拔模式下的作用机制和格栅网格刚度对拉拔阻力的影响。结果表明,在拉拔位移较小时,纵肋摩阻力和横肋被动阻力几乎同步增长;在拉拔位移较大时,纵肋摩阻力逐步达到峰值,拉拔力的增量大部分来源于被动阻力的进一步增长。土工格栅拉伸模量和网格刚度是影响筋土界面力学特性的重要因素。

土工格栅与土的界面摩擦特性试验研究

土工格栅是一种新型的加筋材料,目前有关土工格栅机理的研究较少,处于理论落后于工程实际的状态。通过直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验对土工格栅(包括塑料格栅和经编格栅)与粗粒土(砂砾、砂和残积土)之间的界面摩擦特性进行了研究,同时还采用有纺土工布进行了对比试验。试验结果表明,与早期普遍采用的有纺土工布加筋材料相比,无论是强度、延伸率、界面摩擦系数,土工格栅都具有明显的优点,尤以土工格栅配合碎石类填料的效果最好,它可以产生摩擦、咬合、嵌锁等综合作用。

土工合成材料界面作用特性研究

在土工合成材料加筋土工程中,土工合成材料与填料的界面作用特性是最重要的技术指标,因此利用拉拔试验研究土工合成材料与填料的界面作用特性是非常必要的。文章采用两种国产土工合成材料为加筋材料,用砂、石屑和粉质黏土为填料,通过拉拔试验比较在不同填土性质、填土密实度、筋材上覆压力及筋材表面粗糙度等情况下土工合成材料与填料的界面特性,从而得出一些有益的结论。

基于正交试验的加筋土界面摩擦影响因素分析

以河北省邢汾高速公路土工格栅加筋高填方路堤工程为背景,用正交设计表L18(37)安排了54组拉拔试验,分析了7个因素对加筋土界面摩擦特性的影响。试验结果表明,影响加筋土界面摩擦特性的因素主次顺序为上覆荷载、含水率、筋材距试验箱侧壁距离、拉拔速率、格栅类型、筋材水平埋入长度、干密度。其中,上覆荷载、含水率、筋材距试验箱侧壁距离、拉拔速率对筋-土界面摩擦特性的影响特别显著。通过分析筋-土界面拉拔摩擦系数与7个因素的关系,得到了各因素的优水平以及各因素在拉拔试验过程中的变化规律。

高喷插芯组合桩承载特性的影响因素分析

高喷插芯组合桩(简称JPP)是由高压旋喷桩和预应力混凝土芯桩构成的一种新型组合桩。依据提出的简化计算方法,对高喷插芯组合桩不同组合形式、水泥土厚度、水泥土弹性模量、刚度系数比等影响承载机理的主要因素进行分析,从不同影响因素对芯桩和水泥土轴力、第一、二界面的摩阻力的分布规律上进行研究。分析结果表明,实际工程施工中宜采用分段组合形式;水泥土厚度的增加对提高JPP桩承载力有很大的帮助但也不宜过厚,不宜大于芯桩的半径;水泥土弹性模量对竖向承载特性影响较小但水泥土强度要满足构造要求;刚度系数比不宜过小,不宜小于100,才能达到水泥土与芯桩变形协调,才能达到JPP桩提高承载力和减小沉降的目的。

加筋土界面特性拉拔试验仪的研发进展

为获得土中加筋固土的工作机理,国内外学者们曾先后研发了多种拉拔试验仪器并展开相关试验研究,取得了不少有价值的成果,各有关部门也制定了行业规范,对仪器开发及试验方法提出了指导意见。近年来,随着工业技术的飞速发展,人们已开始将可控、可视和数字化等新技术用于试验仪器的研发与运用,但目前对拉拔试验仪器仍没有统一的标准。为进一步规范试验仪器的开发和使用,为研究筋土界面特性提供更便捷和高效的工具,对现有拉拔试验仪器进行了归纳总结。基于长沙理工大学自主研发的大型数控拉拔试验系统(CS-LB01),结合十多年用它开展的加筋膨胀土拉拔试验及对土中加筋作用力的深入研究,进一步分析发现试验中箱体尺寸、夹具位置、拉拔方向、位移量程等对测试结果有重要的影响。总结提出:施测过程中拉拔速度与位移、测试时的温度与湿度及填料填筑碾压等相关工作参数应怎样正确设置;必须按照实际工况模拟不利条件和环境下开展试验,确保测试结果符合实际;结合消除箱壁摩擦、合理裁剪筋材、夹具夹紧筋材测点等测试技术上所获得的新认识,为下一步新仪器的开发及试验操作的规范化提供参考。

筋土界面摩擦特性的拉拔试验研究

以粉质粘土、粗砂、石屑为填料,通过自制设备进行拉拔试验。研究土工格栅与其界面的摩擦特性,得到3种填料与格栅的界面似摩擦系数,对影响筋土界面摩擦特性的主要因素进行深入分析。

含水量对筋土界面特性影响的直剪试验研究

通过对不同填土含水量的筋土界面直剪试验研究,分析不同含水量对筋土界面摩擦系数的影响,得出筋土界面摩擦系数受填料含水量的影响非常明显,填土含水量越高,界面摩擦系数越小。施工时,填土含水量要严格控制在最佳含水量或稍低于最佳含水量。另外,在工程设计施工中,应重视路堤的排水设计和施工,避免路堤大量渗水。

土壤饱和度对柠条根与两类土界面摩擦特性的影响

以内蒙古鄂尔多斯地区低液限粉土和粉土质砂及其人工柠条林为研究对象,通过重塑土直剪试验研究土壤含水率对柠条根与两类土界面摩擦特性的影响,为根-土相互作用机理提供理论和数据支持。结果显示:随着土壤饱和度由25%增至85%,低液限粉土根-土界面的摩擦系数由0.438逐渐减小到0.35,粉土质砂则由0.517减至0.424;2种土壤质地根-土界面粘聚力呈先增大后减小的趋势,低液限粉土和粉土质砂根-土界面粘聚力分别在土壤饱和度为55%和40%时达到最大值,分别为4.986和3.056;土壤饱和度对根-土界面抗剪强度的影响随土壤类型的不同存在差异,在柠条根系主要分布层0.7 m和1.4 m内,2种土壤质地根-土界面抗剪强度随土壤饱和度增加呈现先增大后减小的趋势,且低液限粉土根-土界面抗剪强度高于粉土质砂,从固土效果角度,低液限粉土种植柠条的固土作用优于粉土质砂。

土工格栅加筋尾矿砂剪切行为研究

采用直接剪切试验与三轴试验分析了尾矿砂的剪切强度特点,尾矿砂抗剪强度较低,具有一定粉细砂的剪切特征;通过直接剪切摩擦试验与拉拔摩擦试验研究尾矿砂的筋-土界面摩擦特性,结果表明双向土工格栅的加筋效果优于单向土工格栅;通过三轴试验分析了加筋尾矿砂的剪切行为特征,以及加筋层数对尾矿砂试样的影响。

香根草根-土界面的单根拉拔摩阻特性研究

文章采用艾固拉力仪NK-200,对土壤中香根草根系进行拉拔实验,研究土壤含水率与密度对香根草根系根-土界面摩擦性能的影响。实验结果表明,当根系抗拉力未超过根-土间的最大静摩擦力时,根系将会被拉断;当拉拔力超过了根-土间的最大静摩擦力,但未超过根系最大抗拉力时,根系将会被拔出。文章并进一步探讨了在不同密度或含水率条件下,根系直径与根-土间的抗拉力之间的关系,也为研究植物根系固土护坡机理提供了一定的理论依据。

土工材料加筋土的发展

文章对土工合成材料的计算理论和方法、加筋土的界面特性、土工合成材料的工程应用及目前存在的问题和发展前景等进行了评述,并介绍了国内外在加筋土计算理论、方法和界面特性试验方面的一些研究成果。

考虑间接加筋作用的加筋黏土强度分析

从间接加筋作用角度出发,通过强化一定范围内土的黏聚力,得到极限平衡状态下加筋土强度表达式。研究表明:当加筋作用影响范围增大时,加筋土的强度会进一步提高,当这种作用满布加筋影响范围时,则加筋土强度的提高会达到极致程度;当加筋材料水平布置时,加筋效果最好。对于砂土,当考虑间接加筋作用时,会有更大的似黏聚力。所得表达式具有普遍适用性。