土工隔柵與土界面作用特性的試驗

文章針對內(nèi)蒙古鄂爾多斯市施工過程中幾種常見路基土的特點,采用了土工格柵作為加筋材料,通過直剪試驗和拉拔試驗比較土工格柵與各種路基土的界面作用特性,得到一些有益的結(jié)論,可用于指導(dǎo)該地區(qū)公路路基的設(shè)計與施工。

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(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)。文章以土工格柵為加筋材料,以風(fēng)積砂為填料,通過直剪試驗和拉拔試驗研究土工格柵與風(fēng)積砂土的界面作用特性,以便為土工格柵加筋風(fēng)積砂土工程提供一些依據(jù)和參考

土工格柵與土的界面特性直接決定加筋土工程的穩(wěn)定性,所以格柵與填料的界面技術(shù)指標(biāo)是土工加筋關(guān)鍵的設(shè)計指標(biāo)。本文中,以單向塑料土工格柵為加筋材料,以粘土、砂質(zhì)粉土、粉細(xì)砂、砂礫料為填料,也在大尺寸接觸面試驗儀上進(jìn)行拉拔試驗;以單向塑料土工格柵為加筋材料,以粘土為填料進(jìn)行直剪試驗。結(jié)果表明:粘土與格柵間界面的剪切強(qiáng)度一般很低;砂礫料中的拉拔曲線呈臺階狀,摩擦角不是常數(shù);拉拔強(qiáng)度指標(biāo)和直剪強(qiáng)度指標(biāo)的適用情況不同。這些可以作為土工格柵加筋工程設(shè)計的參考。

土工格柵與粗粒土界面作用特性的直剪試驗研究——山區(qū)高速公路建設(shè)中，常采用單向、雙向拉伸土工格柵作為筋材進(jìn)行路基加筋，路基填料多為移挖作填的粗粒土。以此為背景，采用大型直剪試驗方法，就影響筋土界面特性的幾個主要因素(壓實度、含水量、土工格柵孔徑...

在加筋土工程中加筋與填土間的界面作用特性是最關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo),直接決定該工程的穩(wěn)定性。室內(nèi)拉拔試驗結(jié)果表明,雙向土工格柵與黏土界面的表觀摩擦阻力隨法向應(yīng)力的增加而增加;在較低的法向應(yīng)力作用下,雙向土工格柵與黏土界面間的破壞形式為土工格柵的整體拔出破壞;當(dāng)法向應(yīng)力增加到一定值后,雙向土工格柵與黏土界面間的破壞形式由土工格柵的整體拔出破壞轉(zhuǎn)變?yōu)橥凉じ駯诺目v肋拔出破壞;雙向土工格柵整體拔出破壞時,表觀黏著力小于縱肋拔出破壞時的表觀黏著力,而表觀摩擦角則相反。

鋼塑復(fù)合土工格柵的加筋效果好于其它筋材的原因在于其表面結(jié)構(gòu)特性,在生產(chǎn)過程中塑料表面處理時,肋條壓制成粗糙的花紋,以增強(qiáng)格柵表面的粗糙程度,提高catt鋼塑復(fù)合土工格柵與土體的摩擦系數(shù)。它與土之間不僅存在表面摩擦力,而且還存在鑲嵌咬合力,從而增強(qiáng)加筋土體的穩(wěn)定性。文中以不同規(guī)格的鋼塑復(fù)合土工格柵作為加筋材料,以有色金屬銅礦的尾礦作為填料土,通過拉拔實驗,研究鋼塑復(fù)合土工格柵與銅礦尾礦填料土的界面作用特性,獲得了筋--土之間的剪切強(qiáng)度系數(shù)(c、φ)、似摩擦系數(shù)f*等結(jié)果,并對它們的影響因素進(jìn)行了分析與探討。

以有色金屬銅礦的細(xì)粒尾礦為加筋填料土,利用拉拔試驗,研究土工合成材料(加筋帶和土工格柵)在填料土不同密實度、含水量及垂直荷載作用下,土工合成材料與填料土的界面作用特性,以及細(xì)粒尾礦加筋的作用機(jī)理。

有關(guān)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(jīng)編格柵的界面試驗內(nèi)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?fù)凉げ嫉某晒M(jìn)行比較。

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(jìn)行了分析研究,對今后的筋材拉拔試驗及工程應(yīng)用具有參考價值.

土工格柵是一種新型的加筋材料,目前有關(guān)土工格柵機(jī)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(jīng)編格柵)與粗粒土(砂礫、砂和殘積土)之間的界面摩擦特性進(jìn)行了研究,同時還采用有紡?fù)凉げ歼M(jìn)行了對比試驗。試驗結(jié)果表明,與早期普遍采用的有紡?fù)凉げ技咏畈牧舷啾?無論是強(qiáng)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(chǎn)生摩擦、咬合、嵌鎖等綜合作用。

通過室內(nèi)拉拔摩擦試驗研究風(fēng)積沙與不同土工合成材料間的界面相互作用特性,得出了各級荷載作用下的τ-δl及τ-σ關(guān)系曲線;分析了曲線特征及土工格柵網(wǎng)格尺寸、形狀對界面作用特性的影響,其結(jié)論為今后土工合成材料在風(fēng)積沙的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

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(shù)指標(biāo)在加筋土擋墻的設(shè)計中至關(guān)重要。本文在從試驗方法、加載方式、試驗箱側(cè)壁邊界效應(yīng)和尺寸效應(yīng)、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(chǔ)上,進(jìn)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(jié)果表明:土工格柵與砂礫料接觸面抗剪強(qiáng)度較高,而與粘土接觸面抗剪強(qiáng)度很低;對于加筋土擋墻拉拔力較大的層位,應(yīng)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(qiáng)度。該試驗結(jié)果對土工格柵加筋土擋土墻的設(shè)計具有重要的參考價值。

土工格柵與土體界面摩擦特性指標(biāo)是加筋土結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵?；诜治鐾凉じ駯排c土體的界面摩擦形式,進(jìn)行了一系列室內(nèi)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(jié)果表明:土工格柵與砂礫料接觸面抗剪強(qiáng)度較高,而與粘土接觸面抗剪強(qiáng)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(biāo)有不同的影響。隨著法向應(yīng)力的增加或剪切速率的降低,筋土界面剪應(yīng)力力峰值以及其對應(yīng)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(xiàn)。隨著填料壓實度的提高,土工格柵加筋效果越明顯。

在土工合成材料加筋土工程中,土工合成材料與填料的界面作用特性是最關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo),因此利用拉拔試驗研究土工合成材料與填料的界面作用特性是非常必要的。以5種不同種類的國產(chǎn)土工合成材料為加筋材料,以砂和石灰粉煤灰為填料,比較了各種土工合成材料與填料的界面作用特性,試驗表明:(1)石灰粉煤灰自重較輕,摩擦角高,并且比砂的拉拔系數(shù)相對偏高一倍左右,是理想的土工合成材料加筋土工程的填料;(2)土工合成材料的拉拔系數(shù)從高到低排序為滌綸纖維經(jīng)編土工格柵最高,塑料拉伸土工格柵次之,土工網(wǎng)較低,土工織物最低;(3)不同填料、不同土工合成材料的拉拔系數(shù)相差較大,具體加筋土工程采用的拉拔系數(shù)需要通過拉拔試驗確定。這些結(jié)論可指導(dǎo)土工合成材料的優(yōu)選和研究加筋機(jī)理。

尾礦壩加筋設(shè)計時,土工格柵與尾礦界面摩擦特性是影響加筋結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的重要因素。通過室內(nèi)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(jié)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(qiáng)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(qiáng)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(zhuǎn)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(yīng)力增大呈非線性遞減,可用二次拋物線擬合反映二者關(guān)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(yīng)力一定情況下,似摩擦系數(shù)隨含水率的變化與對應(yīng)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(yīng)的界面參數(shù)似摩擦角的變化規(guī)律相同。

在土工合成材料加筋土工程中,土工合成材料與填料的界面作用特性是最重要的技術(shù)指標(biāo),因此利用拉拔試驗研究土工合成材料與填料的界面作用特性是非常必要的。文章采用兩種國產(chǎn)土工合成材料為加筋材料,用砂、石屑和粉質(zhì)黏土為填料,通過拉拔試驗比較在不同填土性質(zhì)、填土密實度、筋材上覆壓力及筋材表面粗糙度等情況下土工合成材料與填料的界面特性,從而得出一些有益的結(jié)論。

該文對試驗裝置、試驗材料、試驗原理與操作進(jìn)行了詳細(xì)的描述,并對影響摩擦特性的幾個主要因素進(jìn)行了分析。

在djs剪力儀上,利用常州產(chǎn)有紡?fù)凉た椢锓謩e對砂土(干砂)和黏土(2種不同含水量的黏土)進(jìn)行了剪切試驗,確定土—土工織物接觸面的合理參數(shù)與性質(zhì).結(jié)果表明,界面抗剪強(qiáng)度與界面法向應(yīng)力成線性關(guān)系,其大小與土的種類及含水量有關(guān);界面剪應(yīng)力τ與剪位移δl為非線性關(guān)系,可用雙曲線來擬合.

第13卷第4期 1992年12月 巖土力學(xué) rok＆ndsoi1mechanics vo1 ． 13no ． 4 dec ．199z 一a曩 土與土工織物接觸界面間摩擦 特性的試驗研究 王吉力馬時冬‘ ——，，一———一 摘要 ：u4／·7 本文介紹在大型剪切盤(300mm×300ram)上進(jìn)行的土與土工織物相互作用的剪切試驗 和拉拔試驗成果。測定了砂土、粘土與織造、非織造土工織物之間的摩擦特性，考察了土工織 物種類、土的類型、容重等因素對摩擦特性的影響，為加筋土結(jié)構(gòu)設(shè)計積累了參數(shù)。 ／ 美蕾詞： ． 圭1埋 ， 墨拉拉試驗相關(guān)系數(shù)i=- 1前言 土工織物發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛。目前，不僅應(yīng)用于鐵路、公路、水利、港口、海洋工程 等建設(shè)部門，還應(yīng)用于國防、農(nóng)田

通過經(jīng)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(jié)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(jīng)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(jié)合有限元分析的方法,將數(shù)值結(jié)果與試驗結(jié)果進(jìn)行比較,進(jìn)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(yīng)力和軸力分布規(guī)律.

含水率是影響尾礦加筋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要因素。通過室內(nèi)拉拔試驗,對不同含水率（1.5%、9.7%、19.3%）下尾礦與土工格柵的界面特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,土工格柵的最大剪應(yīng)力與法向應(yīng)力呈線性相關(guān),能夠反映筋-尾礦界面參數(shù)似粘聚力和似摩擦角;似粘聚力隨含水率增大先增大后減小,似摩擦角隨含水率增大先減小后增大;在含水率增大過程中存在界限含水率,大小約為10%;在界限含水率下,似粘聚力達(dá)到最大值,似摩擦角達(dá)到最小值;似摩擦系數(shù)隨法向應(yīng)力增大呈非線性遞減,可以二次拋物線擬合反映二者關(guān)系;在不同含水率條件下,似摩擦系數(shù)隨含水率增大呈現(xiàn)先增大后減小規(guī)律,與對應(yīng)界面參數(shù)似粘聚力的變化一致。上述試驗分析成果對應(yīng)用土工格柵進(jìn)行尾礦壩加筋設(shè)計有一定的指導(dǎo)價值。

加筋土技術(shù)已在公路、水運(yùn)、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(guān)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(guān)系,與應(yīng)力大小呈“s”曲線關(guān)系,為加筋土結(jié)構(gòu)設(shè)計計算和加筋材料在工程上的應(yīng)用提供重要參考。