土工格栅的拉伸特性研究

土工格栅2022-05-23涤纶土工格栅867

图中曲线代表四种典型情况的关系曲线。同一种聚合物在不同的测试温度和拉伸速率下可以显示四种拉伸曲线。曲线A是温度最低或拉伸速率最大的情况,拉力和伸长率的关系几乎是直线。当应变较小时,达到极限拉力,发生脆性破坏。曲线d是温度最高或拉伸速率最低的情况。曲线b和c显示了两极末端的中间状态。

作为加筋土结构中使用的土工格栅最重要的性能,抗拉强度以单位宽度的拉力表示,单位为kN/m或N/m,土工格栅的抗拉强度与宽度、形状、约束条件等有关,必须在标准条件下测量。国际上主要以单筋强度试验或宽幅强度试验为主。

伸长率表示为样品伸长率占原始长度的百分比。伸长率可以直接测量,也可以根据测试曲线计算。由于土工格栅的应力应变曲线通常是非线性的,拉伸模量(即土工格栅拉伸过程中的应力应变比)一般是指在一定拉伸范围内的模量。由于土工格栅拉伸曲线的形状不同,拉伸模量的测定方法也不同,如图2所示。2.

应变应变应变

初始模量偏移模量割线模量

过去对土工合成材料拉伸性能的研究主要集中在土工织物上[2~11]。近年来,虽然新型土工格栅加筋材料在加筋土工程中得到了广泛的应用,但相应的试验试验研究还很少。关于土工格栅拉伸试验方法,如《土工合成材料试验规范KSL/T235—1999》[1]规定,采用单筋法,每组不少于10个试样,拉伸速率设定为实测长度的20%/min。试验机应为具有恒速拉伸性能的拉伸机,可读取拉伸过程中的拉力和伸长率或直接记录拉力-伸长率关系曲线。同时,试样的最大断裂力要求在满量程的10%和90%以内。如《公路土工合成材料试验规范》(M/T 060-1998) [12]和《土工合成材料-塑料民用格栅KGB/T 17689-2008][13]规定拉伸试验可采用单筋法或多筋法,但初始拉伸距离应控制在100mm长或完整ASTM 1 6637-01[14]明确规定了土工格栅的拉伸试验,可采用三种试验方法:单筋试验法、多筋单试样试验法和单筋试验法,每组不少于6个样品;在多筋试验方法中,样品宽度不小于200毫米且不小于5根筋。样本长度大于300毫米或包含三个横向肋。拉伸率设置为测量长度的10%/分钟。根据试验结果,分别计算了试样的拉伸强度、伸长率和拉伸模量。

现场试验是研究和分析土工格栅加筋土结构在工作状态下工程特性的主要手段。如何有效地分析土工格栅加筋土结构在工作状态下的拉力或通过现场实测应变准确地将其转化为应力是非常重要的。目前,该方法主要基于各种标准或规范,通过在规范中确定的气体介质中一定拉伸速率下的拉伸试验,确定各种参数。但在工程实践中,原位伸长率比室内拉伸试验低105,106个数量。Boyle等人[D5]对由不同材料制成的具有宽宽度和低应变率的土工织物进行拉伸试验,结果显示拉伸强度和拉伸模量会降低。李和霍尔茨[ls]*李[17]也证实了同样的结论。

土工格栅作为加筋土结构中的支撑时,由于土工格栅与周围土体的相互作用,土工格栅在土体中(有围压时)的拉伸特性与无围压时不同。影响土工格栅在土壤介质中拉伸性能的因素主要包括拉伸速率和围压。为了正确分析土工格栅加筋土结构中的应力应变分布,需要考虑低拉伸速率和不同围压对其抗拉强度和拉伸模量的影响。

土工格栅在空气体介质和土壤介质中的拉伸试验表明[15,182]:两种介质中材料的拉伸模量大致相等。在工作应力状态下,土工格栅在土壤介质中的拉伸模量比在空气体介质中的拉伸模量增加5%以内。对于岩土结构,这种误差是允许的,因此土工格栅在空气体介质中的拉伸试验结果可以应用于土壤介质。_

本节通过实验室试验研究了不同拉伸速率对三种不同类型高密度聚乙烯土工格栅拉伸性能的影响。

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