土工格栅防护下埋地管道的力学性能及变形分析

为研究荷载作用下路基和管道的破坏机理,建立并验证了三向土工格栅加筋路基中埋置地下管道的三维有限元模型。通过考虑土-土工格栅互锁作用对土工格栅加筋土结构的影响,对土工格栅的几何厚度和孔径进行精确建模,以模拟土工格栅层网孔内颗粒互锁的荷载传递机制,并对于三种土工格栅埋置深度、土工格栅层数和不同加载区域对地下管道的影响进行分析。研究结果显示:土工格栅加筋可以有效减小管道和基础沉降量,随着土工格栅埋置深度增加,管道和基础沉降总体呈下降趋势,土工格栅埋置深度与基础宽度的比值为0.3时管道和基础的沉降最小;随着加筋层数的增加,埋地管道和基础的沉降会显著降低,但降低幅度会随着层数的增加而降低;比较荷载垂直管道加载和平行管道加载的情况,管道管周环向最大应变值一致,但管道底部应变显著减小,同时路基内高应力区朝着加载的偏移方向发生移动;土工格栅层的加入有助于加筋路基形成刚性层,重新分配在此层上传递的应力,分散土体应力分布,降低应力集中现象。

三向土工格栅加筋道砟界面宏细观特性离散元研究

为研究拉拔荷载作用下格栅-道砟界面宏细观力学响应,基于离散元数值模拟,建立三向土工格栅加筋道砟的拉拔试验数值模型,揭示了格栅轴力及格栅分段应变的发展规律、拟合分析统计区域颗粒间法向接触力的演化。研究结果表明,拉拔荷载主要由格栅前端横肋承担,道砟间接触力及各向异性演化决定颗粒间宏观力学性质。

土工格栅-碎石界面力学特性拉拔试验研究

土工格栅常用于复合地基的碎石垫层,可有效限制其侧向位移并减小差异沉降,这有赖于土工格栅与碎石颗粒间的相互作用。采用3种不同的级配碎石和双向、三向两种土工格栅进行了一系列大尺寸拉拔试验。试验结果表明,更高的法向应力、更好的颗粒级配和更合理的碎石颗粒尺寸可以使拉拔阻力明显增加。冲剪破坏模型可以很好地解释双向格栅横肋在拉拔过程中与碎石层的剪切作用,该模型也适用于三向格栅的斜肋,只需合理计算斜肋的有效剪切长度。此外,还提出了一种考虑网孔和碎石颗粒尺寸与颗粒嵌固作用的土工格栅峰值拉拔阻力的计算方法,并给出了关键颗粒的概念用来评价格栅与碎石颗粒尺寸的匹配程度,可以帮助设计者合理选择材料,提高加固效果。

新型土工格栅的力学性能及应用前景

介绍了新型三向土工格栅在性能上相对于双向土工格栅的优越性。三向土工格栅不仅改进了肋条的截面和网孔的形状,而且增强了节点的整体性和有效性。三向土工格栅在三个方向上都具有很高的刚度,从而真正地做到接近各向同性材料,并能在360°范围内有效传递荷载。英国交通研究室的行车试验和英国建筑研究院的承载力试验分别证明了三向土工格栅在降低沉降量和增强承载力方面有很大的提高。最后展望了三向土工格栅将会在桩承式路堤加筋、地基加固、铺面工程、铁道道床加筋和加筋土陡边坡等方面的应用前景。