土工格栅加筋技术对膨胀土地质灾害的防治具有特殊效果

土工格栅2022-05-23钢塑土工格栅868

土工格栅加筋技术对膨胀土地质灾害的防治有着特殊的作用,但目前缺乏对土工格栅与膨胀土界面特性的研究,制约了其发展。

关于加筋土的研究,对加筋土在拉拔试验中的相互作用机理研究不足,试验结果存在偏差;加固机理研究不足,加筋土计算理论不完善;对配筋影响范围的研究不足,配筋间距、配筋方式和范围缺乏理论依据。

基于南水北调中线工程膨胀土渠道边坡破坏机理及治理技术,重点研究了土工格栅与膨胀土的界面特性及其影响因素、拉拔试验中筋土相互作用机理及试验参数分析方法、加筋膨胀土的变形特性及破坏模式、筋材对土体剪切带的阻滞作用及其导致强度提高的机理、筋材的影响范围。通过拉拔试验,深入研究了土工格栅与膨胀土的界面特性。分析了钢筋在不同上覆荷载和不同拉拔位移下的变形和刚体平移过程,研究了界面摩擦的逐渐施加和非均匀性的变化过程。分析了钢筋变形对界面特性的影响,提出了界面平均摩擦的两种影响机制。研究了膨胀土的含水量和干密度、模量、土工格栅的几何特征和类型、筋材与试验室侧壁的距离、拉拔速率和上覆荷载等因素的影响。提出了土工格栅与膨胀土的界面模型及其参数。

对拉拔过程进行了数值模拟,研究了钢筋与土的相互作用过程。研究了钢筋的法向应力、钢筋与土体的相对位移、界面摩擦分布的不均匀性、界面的非真实软化和非真实非线性特征及其产生机理。研究了界面渐进屈服过程,提出了拉拔试验结果的分析方法和试验终点的标准。研究了界面平均摩擦阻力峰值与界面强度的差异以及用拉拔端、自由端或平均相对位移估算界面切向刚度的误差。提出了参数反馈分析方法,并对试验参数进行了修正。提出了拉拔盒刚性前壁摩擦特性对试验的影响及其机理。对土工格栅加筋膨胀土进行了无侧限压缩试验和固结不排水剪切试验。研究了加筋对膨胀土强度、变形特性和破坏模式的影响,并测试了加筋层数、干密度、含水量和围压的影响。进行了加筋土饱和固结排水剪切试验,研究了排水条件的影响。

研究发现,配筋可以阻断剪切带的发展,改变剪切带的破坏模式,改善剪切带的变形性能,提高剪切带的强度。对加筋土在平面应变和轴对称条件下的变形破坏过程进行了数值模拟,研究了加筋在荷载-位移响应过程中对侧向变形的约束作用、均匀化对竖向变形的影响以及加筋土的加载速率效应。基于加筋土的应力状态,对加筋机理进行了研究,找出了加筋抑制剪切带发展,导致土体破坏模式发生变化的机理,以及加筋土强度增加,变成应变硬化的机理。找到了加筋抑制土体应变软化的机理,以及侧压力和界面切向刚度对加筋效果的影响机理。证明了钢筋通过在一定范围内影响土体在钢筋与土体界面处的应力状态来起到加固作用,并提出加筋土的计算应以应力状态分析为基础。

研究了配筋影响范围和界面强度参数对配筋范围的影响,提出了工程实际应力状态下考虑配筋影响范围的配筋原则。研究工作为膨胀土地质灾害加固控制技术的发展、大型膨胀土工程的处理方案、界面拉拔试验方法和控制标准的统一、加筋土计算理论的完善提供了依据。

标签: 土工格栅

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