網格狀帶齒加筋體筋-土界面特性及其三維細觀機理研究結題摘要

土工合成材料可以有效的解決工程邊坡穩(wěn)定、沉降變形等問題，因此在工程中應用非常廣泛。網格狀帶齒加筋是一種新型的土工加筋技術，汲取了傳統(tǒng)網格狀與條帶式帶齒加筋的優(yōu)點，其筋土界面特性是加筋結構設計的基礎。對界面特性進行合理預測的一個關鍵點是如何揭示筋-土界面內局部變形場的變化特征。本項目針對網格狀帶齒加筋體的筋-土界面特性開展了系統(tǒng)研究。借助平面應變試驗，分析了齒筋效應對加筋體的強度的影響，并借助顆粒流模擬揭示了齒筋的細觀作用機理。針對網格狀加筋體的動力變形特征，探討了圍壓、循環(huán)荷載條件及加筋間距對殘余變形的影響。開展了網格狀帶齒加筋體拉拔試驗,分析了法向應力、砂墊層厚度、齒筋高度、橫肋間距四因素對加筋體極限拉拔力的影響，從宏觀角度揭示了筋-土界面間的力學特性。應用以離散元法為基礎的顆粒流軟件來模擬網格狀帶齒加筋體的拉拔試驗，并進行二次開發(fā)，建立了加筋體拉拔界面作用細觀模型。通過對拉拔過程顆粒位移、接觸力、孔隙率、配位數等參量的監(jiān)測，從微觀角度分析了網格狀帶齒加筋體筋-土界面的力學特性和接觸面變形場的發(fā)展規(guī)律。依據數值模擬結果得出齒筋的受力特點，并在考慮了齒筋側阻力與筋材應變關系的基礎上建立了極限拉拔力模型。 2100433B

筋-土界面特性是加筋土結構設計的基礎。對界面特性進行合理預測的一個關鍵點是如何揭示筋-土界面內局部變形場的變化特征，而目前的研究方法無法測得內部的三維變形特性。申請者首先提出了一種新型網格狀帶齒加筋體，其不僅汲取了傳統(tǒng)水平網格狀筋材的優(yōu)點，而且由于齒筋的存在可增加側阻力，能有效改善筋-土界面特性。為此，本項目擬采用試驗、數值模擬和理論分析三種方法對其界面作用機理進行研究。主要內容：以透明土為試驗介質，借助拉拔試驗分析筋-土界面的力學特性，采用三維圖像分析技術揭示筋-土接觸面內局部變形場的形成規(guī)律；應用離散元方法系統(tǒng)分析筋-土接觸界面效應的形成和發(fā)展規(guī)律；結合試驗和數值模擬結果，將三維細觀特性與力學行為相結合，進一步揭示筋-土間的相互作用機理，并建立網格狀帶齒加筋體的界面力學模型。研究成果將拓展和豐富加筋體系，對闡明筋-土作用機理及指導加筋結構的工程設計，具有重要的理論意義和工程實用價值。

本項目擬分別對加筋黃土試樣在自行改進的大三軸剪切儀上進行試驗，同時進行隨機地震荷載作用下加筋黃土動三軸試驗，研究加筋黃土的應力-應變關系及其強度特性，以獲得較合理的加筋層間距和加筋位置，建立加筋黃土的動、靜本構模型及其參數；通過黃土地基的動、靜模型試驗研究在靜力和地震動力作用下加筋黃土地基中的應力、應變和破壞變形規(guī)律；在此基礎上，利用彈塑性力學、斷裂力學等觀點分析加筋黃土在不同加筋方式下的加筋機理及其破壞特征。最后，把試驗中獲得的加筋黃土動、靜本構模型和參數引入實際地基工程進行動力和靜力有限元分析，研究加筋和未加筋地基在靜力和地震作用下的應力和變形規(guī)律，和模型試驗相對比，對加筋黃土的本構模型進行驗證。本項目的研究成果將為加筋土技術在黃土地區(qū)的推廣使用將會產生很大的經濟效益和社會效益，同時，能使加筋土技術能在地震區(qū)得到合理運用，具有極其重要的理論意義和現實意義。 2100433B

立體加筋,是在傳統(tǒng)的水平筋材上布置各種形狀的豎向筋材,構成一個空間體系,通過大量的三軸壓縮試驗、拉拔試驗、地基承載力試驗和擋墻模型試驗，發(fā)現立體加筋可以顯著地提高加筋土體的強度和極限承載力，增強筋材-土體的界面特性，限制不利變形。

立體加筋和土工格室等都是三維的加筋方式，但是立體加筋的具體實現形式更加多種多樣。2100433B

砌體加筋，就是磚砌體與構造柱或混凝土框架結構相交處設置的拉結筋。

砌體加筋就是磚砌體與構造柱或混凝土框架結構相交處設置的拉結筋，加強墻和混凝土的整體性，提高抗震效果。也可以理解為是墻砌體與不同的鋼筋砼柱、墻交接處的拉結鋼筋。2100433B