土工格栅加筋膨胀土的固结排水剪特性

以南水北调中线新乡渠段的膨胀性泥灰岩风化土为填料,聚酯(PET)双向土工格栅为筋材,对不同围压下未加筋及不同层数加筋的压实膨胀土进行了三轴固结排水剪试验.试验结果表明,其应力应变曲线均呈应变硬化型,加筋土的硬化程度提高,总体上符合Duncan-Chang非线弹性模型的双曲线关系;加筋土的初始屈服应力及峰值强度提高,且随加筋层数增多,其提高幅度增大;围压较大时,初始屈服的应力与应变较大,峰值强度较大;但随围压增大,加筋土峰值强度提高的幅度减小;加筋土的粘聚力有较大提高,但提高幅度与加筋层数的关系不显著;加筋土的内摩擦角也有不同程度提高,其提高幅度随加筋层数增多而增大.     

土工格栅加筋碎石土本构模型试验研究

在大型三轴仪上进行素碎石土和加筋碎石土排水剪切试验 ,探讨了加筋碎石土的应力 -应变特性 ;提出了塑料土工格栅加筋碎石土的E_S非线性本构关系模型 ,并确定了模型的计算参数 ,为加筋碎石土的理论计算提供了依据     

加筋橡胶砂和非加筋橡胶砂静力特性对比试验

针对土工格室加筋后的橡胶砂研究的缺乏,对此加筋橡胶砂进行了直剪和固结变形对比试验研究。分别针对橡胶颗粒质量分数为20%和30%的2种配合比的橡胶砂进行了研究,得到了剪应力-剪应变曲线、竖向位移-剪切位移曲线以及固结压力-沉降曲线。试验结果表明:土工格室加筋使得橡胶砂的强度有较大提高,且对粘聚力的提高明显,对摩擦角的影响较小;土工格室加筋能显著降低橡胶砂的剪胀和剪缩变形,能显著减少橡胶砂的竖向压缩变形;橡胶砂的橡胶颗粒含量越大,加筋效应越明显。     

土工格室加筋对橡胶砂动剪模量影响的试验研究

对4种质量配合比(0%,20%,30%,100%)和4种竖向固结压力下的加筋与无筋橡胶砂,进行循环单剪试验,分析土工格室加筋对橡胶砂动剪模量的影响规律。研究结果表明:加筋与无筋橡胶砂的动剪模量均随着动剪应变幅值的增大而减小,随着橡胶含量的增大而降低,随着竖向固结压力的增加而升高,动剪模量曲线均随着固结压力的增大而趋于平缓、非线性特性减弱;土工格室加筋使得橡胶砂的动剪模量有所提高,但是随着剪应变幅值和固结压力的增大,加筋的影响降低;土工格室加筋使得橡胶砂的模量比衰减延迟,但其影响亦随固结压力的增大而减弱。     

橡胶颗粒-砂混合物三轴CD剪切试验研究

对6种围压7种不同质量配比的干燥橡胶颗粒-砂混合物(橡胶砂)进行三轴CD试验,研究不同配比不同围压对橡胶砂的强度特性、偏应力-轴向应变曲线和体应变-轴向应变曲线特性的影响。试验结果表明:橡胶颗粒质量分数为0%~30%时,有利于改善砂颗粒的剪切强度特性;在10%附近时,内摩擦角出现最大值;在20%附近时,其粘聚力出现最大值。橡胶砂的偏应力-轴向应变曲线特性在橡胶颗粒质量分数低于50%时,与纯砂类似,表现出双曲线特性;不低于50%时,与纯橡胶类似,表现出近似线弹性,且由双曲线模型拟合得到的橡胶砂模型参数(如峰值偏应力、初始切线模量以及破坏比)随围压的增加而增加,随橡胶颗粒含量的增加而减少。橡胶砂的体应变-轴向应变曲线特性在橡胶颗粒质量分数不高于20%时,与纯砂类似,有先剪缩后剪胀的特点;高于20%时,表现出单调剪缩的特性,橡胶颗粒含量越大,剪缩越明显。     

土工格栅加筋拉拔试验界面特性细观分析

筋材与填土界面摩擦特性直接影响加筋效果,其技术指标在工程设计中占重要地位.采用离散元法软件PFC2D,通过双轴试验和格栅拉伸试验确定土颗粒和格栅参数,建立了不同界面的加筋土拉拔试验模型,从细观角度对土工格栅与不同填土界面特性进行分析.试验结果表明:格栅上侧水平位移量比格栅下侧大;拉拔过程中格栅两侧的剪切带宽度不相等,格栅下侧剪切带宽度较大;不同形状颗粒间咬合嵌锁程度不同,咬合嵌锁程度越大,其水平位移量越小,剪切带宽度越大.     

土工格栅-玻璃砂界面细观特性离散元研究

为分析剪切带的形成机制和演化机理,明确拉拔试验中筋土界面参数的宏细观联系,基于离散元数值方法,使用PFC2D软件模拟土工格栅加筋玻璃砂的拉拔试验,并与物理拉拔试验结果进行对比分析.在数值试验中采用分段函数重现格栅非线性应力-应变关系,根据玻璃砂颗粒位移值确定剪切带的平均厚度,重点分析剪切带内接触力链、颗粒位移、颗粒旋转等因素以及大主应力方向与细观组构参数的联系.结果表明,在格栅拉拔位移较小时,离散元数值方法能较好地分析玻璃砂与土工格栅界面之间的力学行为,试样宏观的体积剪胀主要受剪切带内颗粒的运动控制;通过PFC2D程序采用FISH语言开发的颗粒旋转颜色显示程序,显示格栅上下界面砂颗粒出现不同的旋转方式,颗粒位移和旋转形成了一个呈"锯齿"分布的剪切区,揭示颗粒位移和颗粒旋转是剪切带演化的重要特征;接触力的分布及其各向异性演化决定了试样宏观的力学性质和剪切带基本形状;整个拉拔阶段,剪切带内大主应力方向的偏转与接触力各向异性主方向的偏转呈相近趋势.     

粘弹塑性土工格栅加筋尾矿流变模型研究

分析土工格栅工程力学特性对加筋尾矿结构变形和长期稳定的影响,基于四参数粘弹塑性模型表征土工格栅长期低应力作用下的力学特性,提出了土工格栅加筋尾矿的流变模型,把加筋复合体受力分析分为两个阶段,分别对应尾矿处于弹性状态和塑性状态,将尾矿产生塑性变形的时间（塑性到达时间）作为两个阶段分界点,并给出了两个阶段的加筋复合体本构关系表达式。研究表明：四参数粘弹塑性模型能够准确反映土工格栅的衰减型蠕变和应力松弛特征;第1阶段,筋材中的应力随时间减小,导致尾矿中的微观应力重新分布,直到尾矿达到屈服条件进入第2阶段,筋材的应力开始保持不变,加筋复合体整体应变由于筋材的蠕变而增加;加筋复合体受力快速由第1阶段过渡到第2阶段,第1阶段变形很小,复合体整体应变主要由第2阶段导致;塑性到达时间受到土工格栅模型参数中Kelvin系数和尾矿强度参数内摩擦角的影响显著。     

循环次数对加筋橡胶砂动力特性影响试验研究

将橡胶砂填入经过高强焊接的土工网状格室形成加筋橡胶砂,通过大尺寸循环单剪试验研究加筋橡胶砂在4种竖向应力、5种位移幅值下的滞回曲线、动剪模量比和阻尼比随循环次数的变化规律。结果表明:60次循环单剪中,循环次数对低配比、低竖向应力橡胶砂的影响比较明显,随着循环次数的增加材料吸收能量的能力减小,减震效能逐渐下降,塑性变形能力下降;循环次数对小剪切加筋橡胶砂动剪模量有增加效应,对大剪切应变的有略微减小效应;当竖向应力较小时,循环次数对动剪模量影响不稳定,呈现波动性;当竖向应力较小时,阻尼比曲线达到稳定时需要的循环次数较少,当竖向应力较大时,阻尼比曲线达到稳定时需要的循环次数较多。     

土工格栅加筋土三轴试验研究

通过三轴试验方法,研究了土工格栅加筋土的强度及变形破坏特性;探讨了在不同加筋情况下,土工格栅加筋土强度影响因素及其变化规律;分析了素土和土工格栅加筋土的变形破坏形式及筋材在土体抗剪破坏过程中的变形机理.试验结果表明,加筋后土体的强度和抵抗变形能力明显增强,加筋土加筋效果在中围压下最合理、最有效;土工格栅加筋土应力-应变关系采用固结围压作为归一化因子具有很好的归一化特性,可以用归一化方程来表示.     

土工格栅加筋路堤抗震优化设计方法研究

为研究路堤工程的抗震设计问题,通过对汶川8.0级地震震区路堤震害进行调查,发现强震作用下未加筋路堤存在边坡坍塌和路而拉裂两种震害模式,而中上部铺设了土工格栅的路堤在强震作用下仍然基本保持完好.路堤顶部铺设长筋,可以阻断路面张拉裂缝向下扩展,从而防止了路堤本体滑坡的形成;路堤中上部铺设短筋,可以抑制坡面土体的侧向变形,从而防止了路堤坡面滑塌.基于震害调查结论,针对路堤常规加筋方案,提出了路堤中上部铺设短筋的加筋抗震优化设计方法.利用有限差分动力强度折减法,分别对常规加筋模型和加筋优化模型的抗震性能进行了计算.计算结果表明,优化设计以后,筋材用量减少了23.1%,路堤最大地震位移减小了19.0%,土工格栅最大受力减小了14%.优化设计不仅减少了土工格栅用最,而且达到了抑制边坡变形、提高路堤抗震性能的效果,为地震灾区路堤工程灾后重建提供了科学依据.     

土工格栅加筋路堤对软基位移场的影响

采用非线性有限元方法,通过比较土工格栅加筋路堤和未加筋路堤来分析加筋对软基位移场的影响.计算结果表明:土工格栅能较大地减小软基路堤的侧向位移、减小不均匀沉降和堤外隆起,在一定程度上减小路堤的最大沉降.研究结果对软基上路堤加筋处理有借鉴意义.     

考虑应力路径影响的垃圾土应力-应变特性

填埋场内垃圾土体存在多种应力状态(如压缩、拉伸、加载和卸载等),常规三轴试验和直剪试验难以全面进行模拟。为此,利用GDS三轴仪针对垃圾土重塑样开展9种不同应力路径下的三轴试验,深入研究分析应力路径对垃圾土应力-应变特性和屈服特性的影响,提出描述垃圾土应力-应变关系统一的数学模型,并得到p-q应力空间上垃圾土的屈服轨迹。通过与砂土进行比较,揭示应力路径对垃圾土中纤维材料加筋作用的影响规律。结果表明：对于σ₃≥0的压缩路径,垃圾土的应力关系曲线上翘,没有任何出现峰值或趋于渐近值的迹象,纤维材料起到的加筋作用最显著;对于σ₃<0的压缩路径,垃圾土的偏应力随轴向应变增加而增大,并逐渐趋于某定值,纤维材料起到的加筋作用较弱;对于Δq<0的伸长路径,垃圾土与砂土的应力-应变关系曲线近乎一致,纤维材料几乎不产生加筋作用。垃圾土中纤维材料的加筋作用与应力路径密切相关,研究成果为全面深入理解垃圾土的力学特性提供了依据。     

土工格栅加筋垫层工作特性分析

通过模型试验结合三维数值模拟的方法,探讨了在软土地基上碎石垫层和加筋碎石垫层的工作特性;分析了不同垫层厚度、土工格栅、格栅层数等参数变化,对碎石垫层和加筋碎石垫层变形模量、竖向应力场、沉降变形的影响。研究结果表明:1)土工格栅加筋垫层应力扩散效果明显强于纯碎石垫层,从而降低了垫层的总体沉降;2)垫层内部应力由底端向顶部发展,当荷载较小时,垫层底部先出现应力集中现象,随着荷载增大,应力集中区域向顶部靠近;3)随着格栅层数的增加,加筋垫层的应力集中区及沉降量的范围有所减小。     

根土复合体应力应变特性的试验研究

以香根草根系为研究对象,将根系与土壤视为一整体,探讨在不同含根量下根土复合体抗剪强度指标的变化规律,应用室内三轴试验的方法研究了根土复合体的应力-应变关系及强度特性,并且比较了素土与含根土的强度特性,以及它们的变形破坏模式。     

软岩S形应力-应变曲线的数值模拟

针对软岩在荷载作用下的变形特征,结合三轴试验提出了软岩四参数本构方程。从数学理论上严格证明了该方程描述的应力-应变曲线的S形特征。该模型的四个参数中,峰值应力及其相应应变可由试验直接获得,另两个参数则需通过优化反演方法获得。在此基础上建立了四个参数与围压的经验关系式,从而可对不同围压作用下的软岩应力-应变曲线进行估算。数值模拟表明该模型能够有效模拟软岩应力-应变曲线的S形特征,能够反映软岩强度与弹性模量随围压增大的特点。     

加筋土的规格化应力特性研究

通过对加筋土的静三轴试验结果的规格化处理，得到了一系列加筋土的规格化应力同轴向应变的关系曲线,通过分析，发现在加筋土的受力过程中，存在一个加筋材料发挥作用的临界应变，其大小与围压、加筋层数、土性等因素有关，在工程实践中通过减小临界应变值来提高加筋效果．     

土工格栅 黏性土界面特性的拉拔试验分析

筋-土界面特性是影响加筋土结构性能的重要因素之一,利用中型拉拔模型试验分析了界面正应力和黏性土含水量对格栅黏性土界面相互作用特性的影响,试验结果表明黏性土含水量对格栅极限抗拔力、界面黏聚力和摩擦系数影响明显.不同界面正应力下格栅极限抗拔力在含水量较小时差别显著,随着黏性土含水量增加,格栅极限抗拔力和界面摩擦系数呈现减少趋势,而筋-土界面间黏聚力先增大后减小,且当含水量达到塑限含水量时,三者均趋于稳定.格栅抗拔力-位移曲线均经历线性和非线性增加以及拉拔极限阶段,并随含水量增加,抗拔力-位移曲线由线性增长向极限状态发展的中间阶段逐渐缩短.在拉拔最大载荷下持续一段时间后卸载,发现格栅的横肋应变有增大的趋势,而纵肋应变呈现减小的趋势.     

土工袋中橡胶砂的隔震效应数值模拟分析

利用计算平台MSC. Marc建立三维整体结构的有限元分析模型,对土工袋隔震效应进行数值模拟计算,研究了坚硬场地土工袋中橡胶砂配比和土工袋隔震层高度对上部结构隔震效果的影响。结果表明：土工袋中橡胶颗粒配比越大,隔震效果越好,但是随着橡胶含量的持续增加,隔震效果减弱,并发现橡胶颗粒作为隔震材料的最佳添加质量分数为30%;随着土工袋隔震层厚度的增加,隔震效果越明显,但是考虑到工程造价等问题,土工袋隔震层在本实验工况条件下的最佳高度为500 mm。研究表明,土工袋橡胶砂隔震层是一种具有良好隔震效果、廉价环保的新型基础隔震方法,适用于建筑成本较低的村镇房屋。