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单向塑料土工格栅与不同填料界面作用特性对比研究

发布日期:2020-12-21 10:38:55

法国工程师Henri Vidal 于1965年首先提出现代加筋土技术,目前已广泛应用于公路、铁路、港口、机场等重大工程建设中行加筋土结构设计和稳定性分析时,筋土界面的作用参数是不可或缺的技术指标。关于筋土界面相互作用的研究,在室内常采用拉拔试验和直剪试验。国外许多学者利用拉拔试验和直剪试验研究土工合成材料与填料的界面作用特性,土工合成材料包括土工织物、土工膜、土工格栅、土工网等,填料主要是砂和黏性土。在国内,许多学者也利用拉拔试验和直剪试验研究了国产土工合成材料与填料的界面作用特性,但以往的研究大多对土工织物。近年来,随着单向塑料土工格栅的逐步应用推广,关于土工格栅界面特性的研究才逐渐展开,但总的来说,试验和理论研究仍落后于工程应用,所以,针对填料压实度、拉拔速率等关键因素影响下单向塑料土工格栅与不同性质填料的界面作用特性进行系统试验研究非常必要。

本文以山东-泰安路德工程材料某公路加筋土工程为背景,根据现场加筋工况设计试验内容,对比分析单向塑料土工格栅分别在黏性土和砂土填料中的加筋效果和界面剪应力物发挥机制,探讨填料压实度、垂直应力、拉拔速率等因素变化对界面参数的影响,为实际工程设计提供依据。试样土料分黏性土和砂土两种,均采自试验段工程现场。如图所示

单向塑料土工格栅与不同填料界面作用特性对比研究

试验内容

根据实际工况设计试验内容:①针对黏性土坡单向土工格栅加筋工况,着重研究黏性土-单向塑料土工格栅之间的界面特性,分析填料压实度、垂直应力、拉拔速率对界面强度的影响,同时辅助一定数量的黏性土-双向土工格栅试验,对比分析单向塑料土工格栅在黏性土中的加筋效果和不同作用机制;②针对排水砂垫层双向土工格栅加筋工况,着重研究砂土-单向塑料土工格栅之间的界面特性,分析填料相对密度、垂直应力、拉拔速率对界面强度的影响,同时辅助一定数量的砂土-单向塑料土工格栅试验,对比分析单向塑料土工格栅在砂土中的加筋效果和不同作用机制。

单向塑料土工格栅与不同填料界面作用特性对比研究

单向塑料土工格栅与不同填料界面作用特性对比研究


黏性土-单向塑料土工格栅工况

黏性土-单向塑料土工格栅拉拔试验中考滤了填料压实度、垂直应力和拉拔速率对界面作用特性的影响。图3为不同压实度条件下得到的拉拔试验界面剪应力-拉拔位移关系曲线。

由图3可知,黏性土压实度λ对拉拔曲线形态有一定影响,随着λ的增加,拉拔曲线族逐渐由应变硬化型向应变软化型发展。当λ=0.95时,在不同的应水水平下,拉拔曲线峰值后的应变软化特征均十分明显。垂直应力大小不仅影响拉拔阻力的峰值大小,而且影响峰值出现时的位移水平,这一现象在高密实度试样内表现得尤为明显。由图3(c)可知,施加的垂直应力越大,拉拔曲线峰值出现时的位移越大。从机制上分析,拉拔试验时筋土界面的剪应力是一个随拉拔位移渐进发挥的过程,施加的垂直应力越大,界面约束作用越强,这一渐进发挥过程越缓慢,界面剪应力达到抗剪强度所需的位移就越大。

单向塑料土工格栅与不同填料界面作用特性对比研究

砂土-单向塑料土工格栅工况

为了对比分析单向塑料土工格栅在砂土填料中的加筋效果和不同作用机制,进行了一组砂土-单向土工格栅拉拔试验,控制填料相对密度Dr-70%。

与黏性土填料中单向土工格栅拉拔试验结果一致,砂土-单向土工格栅拉拔曲线族表现出较为明显的应变软化特征,拉拔阻力峰值出现在拉拔位移25~30mm之间。

单向塑料土工格栅与不同填料界面作用特性对比研究

结论

单向塑料土工格栅加筋时,填料与筋材之间的表面摩擦力对界面抗剪强度起主导作用,拉拔曲线和直剪曲线一般表现为应变软化型。

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Tag:单向塑料土工格栅,单向土工格栅,塑料土工格栅,单向塑料土工格栅研究,土工格栅

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