土工格柵橫肋與砂土接觸面的細觀試驗

通過經編土工格柵、單向土工格柵與粗砂、圓礫、殘積土在不同法向壓力下的拉拔試驗,研究土工格柵與土界面特性.結果表明,單向格柵界面的拉拔系數(shù)和摩擦系數(shù)均小于經編土工格柵界面,界面摩擦系數(shù)隨著土體顆粒粒徑的增大而增大.同時結合有限元分析的方法,將數(shù)值結果與試驗結果進行比較,進一步研究了法向壓力、加筋長度、土體模量、格柵軸向剛度、界面折減因子等參數(shù)對界面特性的影響.最后研究了不同拉力作用下的界面剪應力和軸力分布規(guī)律.

通過對玻璃纖維土工格柵加筋土體的三軸試驗研究,分析不同加筋層數(shù)、不同圍壓對試樣應力應變關系曲線、抗剪強度的影響。試驗結果表明:加筋作用效果隨著軸向應變的增大而增強;同一種加筋材料,加筋層數(shù)越多,加筋效果越明顯;加筋使得試樣具有一定的延性,并能顯示出很強的后期效應;在低圍壓的情況下,采用加筋的方法來提高土的強度更為合理、有效。

筋土之間的相互作用機制復雜,是土工合成材料加筋加固應用中的核心問題。通過室內拉拔試驗,研究了土工格柵與砂土相互作用機制和格柵幾何特征對拉拔阻力的影響。初步揭示了格柵橫肋和縱肋在拉拔模式下的作用機制和格柵網格剛度對拉拔阻力的影響。結果表明,在拉拔位移較小時,縱肋摩阻力和橫肋被動阻力幾乎同步增長;在拉拔位移較大時,縱肋摩阻力逐步達到峰值,拉拔力的增量大部分來源于被動阻力的進一步增長。土工格柵拉伸模量和網格剛度是影響筋土界面力學特性的重要因素。

對庫布齊沙地、毛烏素沙地和騰格里沙地的調查和現(xiàn)場采取土樣,試驗測試了風砂土的物理力學性質指標和礦物化學成分,研究并提出了庫布齊和騰格里風砂土粒度成分、化學成分的同一性,以及與毛烏素風砂土的差異性,這是由于土的成因與環(huán)境條件所至。對比分析了天然重度與干重度相差很小,最疏松狀態(tài)下和最密實狀態(tài)下干重度的也較接近,可用于控制填土密實度。在直剪摩擦和拉拔摩擦試驗基礎上,研究了土工格柵加筋風砂土產生的φ值和具有類似內聚力的c值,土工格柵與土摩擦形成的復合材料改善和增強了力學與工程性能的原因以及土工格柵所起的作用。

土工合成材料加筋土工程中,土工合成材料與土的界面作用特性是關鍵的技術指標。文章以土工格柵為加筋材料,以風積砂為填料,通過直剪試驗和拉拔試驗研究土工格柵與風積砂土的界面作用特性,以便為土工格柵加筋風積砂土工程提供一些依據(jù)和參考

利用大型循環(huán)單剪試驗儀,進行30組大型單剪試驗,綜合研究分析不同類型的土工格柵,不同的格柵數(shù)量和格柵分布形式對加筋土力學特性的影響。研究3種不同類型的土工格柵,分別是矩形截面和橢圓形截面的雙向格柵,以及三向土工格柵。試驗結果表明,土工格柵的截面肋條以及節(jié)點厚度和相對開孔面積與加筋砂土的抗剪強度呈正相關,肋條長度和寬度與加筋砂土的抗剪強度呈負相關。進一步試驗表明,格柵的布置層數(shù)對砂土的力學性能產生影響。當向純砂中加入土工格柵時,其整體純剪切強度降低。砂土的剪切破壞面集中在試樣上部,試樣下部各高度處的相對剪切位移較小。加入土工格柵后,整體試樣的表觀黏聚力增加,摩擦角降低。因此,在單剪模式且筋材鋪設方向與剪切方向一致時,筋土界面成為軟弱界面,降低了抗剪強度,同時筋材對砂土有一定的約束作用,因此出現(xiàn)了表觀黏聚力。

土工格柵的蠕變影響其在工程中的應用。針對此問題,本文進行了土工格柵的蠕變試驗,并得到不同設計年限下的蠕變強度折減系數(shù)。試驗結果表明：在低應力比條件下,土工格柵應變隨時間的增加而增長,逐漸變緩,最后趨于穩(wěn)定;在高應力比條件下,土工格柵的應變隨時間的增加而增長,直至斷裂;試樣所受到的應力比越大,相同時間內產生的應變越大;達到同樣大小的應變值,較低的應變比條件下所需時間長,較高的應變比所需的時間少;土工格柵在應力松弛狀態(tài)中,保持應變不變時,荷載隨著時間的增加而逐漸減小。

土工格柵的蠕變影響其在工程中的應用。針對此問題,本文進行了土工格柵的蠕變試驗,并得到不同設計年限下的蠕變強度折減系數(shù)。試驗結果表明:在低應力比條件下,土工格柵應變隨時間的增加而增長,逐漸變緩,最后趨于穩(wěn)定；在高應力比條件下,土工格柵的應變隨時間的增加而增長,直至斷裂；試樣所受到的應力比越大,相同時間內產生的應變越大；達到同樣大小的應變值,較低的應變比條件下所需時間長,較高的應變比所需的時間少；土工格柵在應力松弛狀態(tài)中,保持應變不變時,荷載隨著時間的增加而逐漸減小。

通過載荷試驗,模擬基礎受荷條件下的剪切破壞過程,了解不同類型格柵在增大荷載擴散角,提高承載力,減小地基變形等方面的效果。

加筋土技術已在公路、水運、鐵道、水利等工程中廣泛采用。加筋材料在工程中的蠕變性及耐久性問題一直是人們關注的重要問題。通過對土工格柵的系列變形試驗,得出土工格柵長期荷載作用下的變形特征,即變形率與時間呈對數(shù)關系,與應力大小呈“s”曲線關系,為加筋土結構設計計算和加筋材料在工程上的應用提供重要參考。

有關土工織物界面試驗的成果較多,而土工格柵界面試驗的成果很少。介紹了單向拉伸格柵和經編格柵的界面試驗內容和成果,對土工格柵與砂礫石、粗砂、殘積土的界面摩擦系數(shù)作出評價,并與有紡土工布的成果進行比較。

土工格柵與土的界面作用特性直接影響著加筋土擋墻的安全與穩(wěn)定性。因此,土工格柵與填料的界面技術指標在加筋土擋墻的設計中至關重要。本文在從試驗方法、加載方式、試驗箱側壁邊界效應和尺寸效應、填料厚度、壓實度以及筋材夾持狀況等幾方面分析土工格柵界面摩擦特性影響因素基礎上,進行了土工格柵在砂礫料和粘性土中的拉拔試驗和直剪試驗。試驗結果表明:土工格柵與砂礫料接觸面抗剪強度較高,而與粘土接觸面抗剪強度很低;對于加筋土擋墻拉拔力較大的層位,應選用剛度大的土工格柵和砂礫料為填料。直剪摩擦試驗不適合確定土工格柵接觸面的抗剪強度。該試驗結果對土工格柵加筋土擋土墻的設計具有重要的參考價值。

土工格柵的蠕變影響其在工程中的應用。針對此問題,本文進行了土工格柵的蠕變試驗,并得到不同設計年限下的蠕變強度折減系數(shù)。試驗結果表明：在低應力比條件下,土工格柵應變隨時間的增加而增長,逐漸變緩,最后趨于穩(wěn)定;在高應力比條件下,土工格柵的應變隨時間的增加而增長,直至斷裂;試樣所受到的應力比越大,相同時間內產生的應變越大;達到同樣大小的應變值,較低的應變比條件下所需時間長,較高的應變比所需的時間少;土工格柵在應力松弛狀態(tài)中,保持應變不變時,荷載隨著時間的增加而逐漸減小。

中華人民共和國土工合成材料國家標準土工合成材料塑料土工格柵標 準 山東眾聯(lián)新材料科技有限公司與各大土工材料企業(yè)分享 15053418175土工材料服務熱線 1范圍 本標準規(guī)定了以聚丙烯（pp）、高密度聚乙烯（hdpe）或其它高分子聚合物為主要原料加入抗紫外線助劑，經擠出、拉 伸成型的塑料土工格柵的范圍、定義、命名、技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則和產品標志及運輸、貯存。 本標準不適用于塑料土工網。 2、性引用標準 下列標準所包括的條文，通過在本標準中引用而構成為本標準的條文。本標準出版時，所示版本均為有效。所有標準都會 被修訂，使用本標準的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。 gb/t2918－1998塑料試樣狀態(tài)調節(jié)和試驗的標準環(huán)境 gb/t1040－1992塑料拉伸性能試驗方法 gb/t13762－1992

橡膠砂作為輕質、耗能填料在土木工程中有廣泛的應用前景,但其強度往往會隨橡膠含量的增大而降低。土工格柵常用于對散體材料的加筋補強,研究土工格柵對橡膠砂強度特性的加筋效應具有重要意義?；谌S壓縮試驗,對3種不同格柵布置方式(1、2、3層)下的干燥橡膠砂強度特性展開研究,重點考察加筋層數(shù)對不同圍壓(50、100、200kpa)下、不同配比(0%、10%、20%、30%、40%)橡膠砂的強度參數(shù),如峰值強度、似黏聚力、內摩擦角的影響規(guī)律。結果表明:土工格柵加筋橡膠砂的強度參數(shù),包括峰值強度、似黏聚力、內摩擦角,相對于未加筋橡膠砂均有明顯提高,提高幅度隨土工格柵加筋層數(shù)的增加而增大,隨著圍壓的降低而增大；土工格柵對配比為20%橡膠砂的強度加筋效應最為明顯；土工格柵加筋橡膠砂的強度參數(shù)恢復系數(shù)與加筋密度之間呈良好的線性關系；土工格柵加筋橡膠砂的強度特性可由試驗所得的經驗恢復函數(shù)較好地估計。

土工格柵與土體界面摩擦特性指標是加筋土結構設計的關鍵?；诜治鐾凉じ駯排c土體的界面摩擦形式,進行了一系列室內筋土界面拉拔試驗和直剪摩擦試驗,測試了兩種試驗條件的界面摩擦特性。試驗結果表明:土工格柵與砂礫料接觸面抗剪強度較高,而與粘土接觸面抗剪強度很低。剪切速率對兩種試驗方法測得的界面摩擦特性指標有不同的影響。隨著法向應力的增加或剪切速率的降低,筋土界面剪應力力峰值以及其對應的剪切位移增大。土工格柵的橫肋對筋土界面特性具有重要貢獻。隨著填料壓實度的提高,土工格柵加筋效果越明顯。

土工格柵是一種新型的加筋材料,目前有關土工格柵機理的研究較少,處于理論落后于工程實際的狀態(tài)。通過直剪摩擦試驗和拉拔摩擦試驗對土工格柵(包括塑料格柵和經編格柵)與粗粒土(砂礫、砂和殘積土)之間的界面摩擦特性進行了研究,同時還采用有紡土工布進行了對比試驗。試驗結果表明,與早期普遍采用的有紡土工布加筋材料相比,無論是強度、延伸率、界面摩擦系數(shù),土工格柵都具有明顯的優(yōu)點,尤以土工格柵配合碎石類填料的效果最好,它可以產生摩擦、咬合、嵌鎖等綜合作用。

通過拉拔試驗,分析了土工格柵在不同填料中的摩擦特性規(guī)律,并對影響摩擦特性的幾個主要試驗條件進行了分析研究,對今后的筋材拉拔試驗及工程應用具有參考價值.

尾礦壩加筋設計時,土工格柵與尾礦界面摩擦特性是影響加筋結構安全穩(wěn)定的重要因素。通過室內拉拔試驗,分析了上覆壓力、含水率和拉拔速率3個試驗條件對筋-尾礦界面摩擦參數(shù)的影響。結果表明:含水率對似黏聚力和似摩擦角的影響顯著,但隨含水率增大似黏聚力與界面摩擦強度變化趨勢一致,都呈現(xiàn)先增大后減小的規(guī)律,在含水率變化情況下的界面參數(shù)選取中主要考慮似黏聚力;拉拔速率對似摩擦角比對似黏聚力的影響大,且似摩擦角與界面摩擦強度都隨拉拔速率增大而增大,但似摩擦角增大速率逐漸減緩,隨拉拔速率加大,對界面參數(shù)的主要影響開始由似摩擦角向似黏聚力轉變;在不同尾礦含水率或拉拔速率情況下似摩擦系數(shù)均隨法向應力增大呈非線性遞減,可用二次拋物線擬合反映二者關系,且含水率對似摩擦系數(shù)的影響比拉拔速率對其的影響大,而在法向應力一定情況下,似摩擦系數(shù)隨含水率的變化與對應界面參數(shù)似黏聚力的變化規(guī)律相同,隨拉拔速率的變化與對應的界面參數(shù)似摩擦角的變化規(guī)律相同。

利用室內試驗測定了土工格柵加筋碎石土的無側限抗壓強度和土工格柵加筋粉砂土的回彈模量,分析了加筋層數(shù)和壓實度對加筋土的抗壓特性和變形特性的影響規(guī)律。試驗結果表明:當格柵層距較小時,土工格柵加筋碎石土具有良好的抗變形韌性,且土的壓實度越高,其無側限抗壓強度越大;與未加筋的純土相比,土工格柵加筋粉砂土的變形剛度有顯著提高,且格柵層數(shù)越多,提高的量越大。

對某土工格柵加筋土陡防護堤進行現(xiàn)場試驗研究，分析施工期及竣工后一季度期間的加筋體底部豎向土壓力、反包體背部側向土壓力和土工格柵拉筋應變分布規(guī)律．試驗結果表明：土工格柵加筋土陡防護堤底部垂直土壓力在橫斷面上呈非線性分布，路堤中心附近與坡腳附近的平均垂直土壓力相差不是很大；堤中心垂直土壓力比不加筋的減少了20％以上；不同高度處的格柵應變沿筋長方向呈非線性分布。格柵最大應變不超過4％；反包體后側向土壓力沿堤高呈上小下大的非線性分布；底部垂直土壓力、側向土壓力、格柵應變在工后兩個月，趨于穩(wěn)定；安全穩(wěn)定的土工格柵加筋土陡防護堤是可行的．

通過埋設水平土壓力盒、柔性位移計,對模塊式土工格柵加筋土擋土墻墻后的水平土壓力和格柵水平變形進行了系統(tǒng)監(jiān)測,采用加筋組合法對加筋土擋墻的土壓力進行了計算,與實測、變系數(shù)法所得數(shù)據(jù)對比分析,得出采用該方法計算的土壓力更能合理地解釋工作狀態(tài)下加筋土擋墻的土壓力分布規(guī)律;對比分析了施工階段和竣工后格柵的應變,得出拉筋應變主要發(fā)生在施工階段,工后應變較小,并結合試驗結果,提出了關于施工控制的相關建議。