不同含水率下尾矿与土工格栅界面特性的试验

有关土工织物界面试验的成果较多,而土工格栅界面试验的成果很少。介绍了单向拉伸格栅和经编格栅的界面试验内容和成果,对土工格栅与砂砾石、粗砂、残积土的界面摩擦系数作出评价,并与有纺土工布的成果进行比较。

土工格栅与土的界面作用特性直接影响着加筋土挡墙的安全与稳定性。因此,土工格栅与填料的界面技术指标在加筋土挡墙的设计中至关重要。本文在从试验方法、加载方式、试验箱侧壁边界效应和尺寸效应、填料厚度、压实度以及筋材夹持状况等几方面分析土工格栅界面摩擦特性影响因素基础上,进行了土工格栅在砂砾料和粘性土中的拉拔试验和直剪试验。试验结果表明:土工格栅与砂砾料接触面抗剪强度较高,而与粘土接触面抗剪强度很低;对于加筋土挡墙拉拔力较大的层位,应选用刚度大的土工格栅和砂砾料为填料。直剪摩擦试验不适合确定土工格栅接触面的抗剪强度。该试验结果对土工格栅加筋土挡土墙的设计具有重要的参考价值。

土工格栅是一种新型的加筋材料,目前有关土工格栅机理的研究较少,处于理论落后于工程实际的状态。通过直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验对土工格栅(包括塑料格栅和经编格栅)与粗粒土(砂砾、砂和残积土)之间的界面摩擦特性进行了研究,同时还采用有纺土工布进行了对比试验。试验结果表明,与早期普遍采用的有纺土工布加筋材料相比,无论是强度、延伸率、界面摩擦系数,土工格栅都具有明显的优点,尤以土工格栅配合碎石类填料的效果最好,它可以产生摩擦、咬合、嵌锁等综合作用。

通过拉拔试验,分析了土工格栅在不同填料中的摩擦特性规律,并对影响摩擦特性的几个主要试验条件进行了分析研究,对今后的筋材拉拔试验及工程应用具有参考价值.

土工格栅与土的界面作用特征直接影响加筋高填方路堤的安全与稳定性。以河北省邢汾高速公路加筋高填方路堤工程为背景．通过室内直剪试验．分析不同类型的土工格栅在砂土中的界面摩擦特性作用。试验表明随着上覆荷栽的增加，土工格栅与砂土的摩擦特性加强。双向土工格栅与砂土之间的界面凝聚力要高于单向土工格栅．而其界面摩擦系数相差不大。通过对格栅界面特性的研究．给土工合成材料的生产建设性的意见并为实际工程选用格栅材料提供参考。

该文对试验装置、试验材料、试验原理与操作进行了详细的描述,并对影响摩擦特性的几个主要因素进行了分析。

土工格栅与土体界面摩擦特性指标是加筋土结构设计的关键。基于分析土工格栅与土体的界面摩擦形式,进行了一系列室内筋土界面拉拔试验和直剪摩擦试验,测试了两种试验条件的界面摩擦特性。试验结果表明:土工格栅与砂砾料接触面抗剪强度较高,而与粘土接触面抗剪强度很低。剪切速率对两种试验方法测得的界面摩擦特性指标有不同的影响。随着法向应力的增加或剪切速率的降低,筋土界面剪应力力峰值以及其对应的剪切位移增大。土工格栅的横肋对筋土界面特性具有重要贡献。随着填料压实度的提高,土工格栅加筋效果越明显。

土工格栅与土的界面摩擦特性指标是加筋土工程设计的关键。通过分析土工格栅与土的界面摩擦作用和进行了直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验,测试了两种试验条件的界面摩擦特性。在两种试验条件下,土工格栅加筋土复合体的抗剪强度均有界面摩擦角φsq和界面凝聚力csq,且土工格栅与土相对位移量的不同,其复合体的强度机理有区别。在拉拔摩擦试验中,剪应力峰值强度对应的剪切变形值高于直剪摩擦试验中剪应力峰值强度的剪切变形值5～10倍以上。两种试验均有其适用性,而土与土工格栅的相对位移较小时直剪摩擦试验较能反映实际;土与土工格栅相对位移较大时土与格栅双面均发生相对位移,拉拔摩擦试验更为合适。随法向应力的增大,直剪摩擦和拉拔摩擦试验的剪应力峰值以及剪应力峰值对应的位移均提高。直剪摩擦的剪切速度小,剪应力峰值强度高,且达到峰值强度的剪切位移大;增加剪切速度,剪应力峰值强度降低,且对应的位移也减少,其原因是界面上的孔隙水压力消散和筋材的应力松弛。应根据具体工程的需要选择直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验确定设计参数。

通过室内试验研究加筋粘性土的加筋效果,并分析含水率对加筋粘性土的抗剪强度指标的影响,其结论为今后土工格栅加筋粘土在工程中的应用提供理论参考依据。

钢塑复合土工格栅的加筋效果好于其它筋材的原因在于其表面结构特性,在生产过程中塑料表面处理时,肋条压制成粗糙的花纹,以增强格栅表面的粗糙程度,提高catt钢塑复合土工格栅与土体的摩擦系数。它与土之间不仅存在表面摩擦力,而且还存在镶嵌咬合力,从而增强加筋土体的稳定性。文中以不同规格的钢塑复合土工格栅作为加筋材料,以有色金属铜矿的尾矿作为填料土,通过拉拔实验,研究钢塑复合土工格栅与铜矿尾矿填料土的界面作用特性,获得了筋--土之间的剪切强度系数(c、φ)、似摩擦系数f*等结果,并对它们的影响因素进行了分析与探讨。

土工格栅的蠕变影响其在工程中的应用。针对此问题,本文进行了土工格栅的蠕变试验,并得到不同设计年限下的蠕变强度折减系数。试验结果表明：在低应力比条件下,土工格栅应变随时间的增加而增长,逐渐变缓,最后趋于稳定;在高应力比条件下,土工格栅的应变随时间的增加而增长,直至断裂;试样所受到的应力比越大,相同时间内产生的应变越大;达到同样大小的应变值,较低的应变比条件下所需时间长,较高的应变比所需的时间少;土工格栅在应力松弛状态中,保持应变不变时,荷载随着时间的增加而逐渐减小。

土工格栅的蠕变影响其在工程中的应用。针对此问题,本文进行了土工格栅的蠕变试验,并得到不同设计年限下的蠕变强度折减系数。试验结果表明:在低应力比条件下,土工格栅应变随时间的增加而增长,逐渐变缓,最后趋于稳定；在高应力比条件下,土工格栅的应变随时间的增加而增长,直至断裂；试样所受到的应力比越大,相同时间内产生的应变越大；达到同样大小的应变值,较低的应变比条件下所需时间长,较高的应变比所需的时间少；土工格栅在应力松弛状态中,保持应变不变时,荷载随着时间的增加而逐渐减小。

加筋土技术已在公路、水运、铁道、水利等工程中广泛采用。加筋材料在工程中的蠕变性及耐久性问题一直是人们关注的重要问题。通过对土工格栅的系列变形试验,得出土工格栅长期荷载作用下的变形特征,即变形率与时间呈对数关系,与应力大小呈“s”曲线关系,为加筋土结构设计计算和加筋材料在工程上的应用提供重要参考。

土工格栅的蠕变影响其在工程中的应用。针对此问题,本文进行了土工格栅的蠕变试验,并得到不同设计年限下的蠕变强度折减系数。试验结果表明：在低应力比条件下,土工格栅应变随时间的增加而增长,逐渐变缓,最后趋于稳定;在高应力比条件下,土工格栅的应变随时间的增加而增长,直至断裂;试样所受到的应力比越大,相同时间内产生的应变越大;达到同样大小的应变值,较低的应变比条件下所需时间长,较高的应变比所需的时间少;土工格栅在应力松弛状态中,保持应变不变时,荷载随着时间的增加而逐渐减小。

通过经编土工格栅、单向土工格栅与粗砂、圆砾、残积土在不同法向压力下的拉拔试验,研究土工格栅与土界面特性.结果表明,单向格栅界面的拉拔系数和摩擦系数均小于经编土工格栅界面,界面摩擦系数随着土体颗粒粒径的增大而增大.同时结合有限元分析的方法,将数值结果与试验结果进行比较,进一步研究了法向压力、加筋长度、土体模量、格栅轴向刚度、界面折减因子等参数对界面特性的影响.最后研究了不同拉力作用下的界面剪应力和轴力分布规律.

土工格栅蠕变特性是影响土工格栅加筋结构长期工作性能的重要因素。通过室内蠕变试验,对土工格栅的低温蠕变特性进行了试验研究,结果表明,塑料土工格栅在低温下蠕变特性与常温下明显不同,20℃常温状态下1000h后,当伸长率接近14%时且60%pmax(pmax为断裂强度)下,变形仍没有稳定迹象,而在同等荷载下-20℃低温状态时,仅100余小时,变形就趋于稳定,且伸长率不足2.5%。结果表明塑料土工格栅蠕变性能受温度影响很大,并且温度越低蠕变值越小。

山区高速公路建设中,常采用单向、双向拉伸土工格栅作为筋材进行路基加筋,路基填料多为移挖作填的粗粒土。以此为背景,采用大型直剪试验方法,就影响筋土界面特性的几个主要因素(压实度、含水量、土工格栅孔径、粗粒土粒径)进行试验研究。通过研究得到:界面摩擦角随着填土压实度增加而增加,随着填土含水量的增加降低幅度逐渐增大;界面摩擦角与土工格栅孔径有一定的匹配关系,存在一个最佳孔径;界面摩擦系数比呈现出随填料中粗颗粒p5含量增加而增大的趋势。

土工合成材料加筋土工程中,土工合成材料与土的界面作用特性是关键的技术指标。文章以土工格栅为加筋材料,以风积砂为填料,通过直剪试验和拉拔试验研究土工格栅与风积砂土的界面作用特性,以便为土工格栅加筋风积砂土工程提供一些依据和参考

土工格栅与土的界面特性直接决定加筋土工程的稳定性,所以格栅与填料的界面技术指标是土工加筋关键的设计指标。本文中,以单向塑料土工格栅为加筋材料,以粘土、砂质粉土、粉细砂、砂砾料为填料,也在大尺寸接触面试验仪上进行拉拔试验;以单向塑料土工格栅为加筋材料,以粘土为填料进行直剪试验。结果表明:粘土与格栅间界面的剪切强度一般很低;砂砾料中的拉拔曲线呈台阶状,摩擦角不是常数;拉拔强度指标和直剪强度指标的适用情况不同。这些可以作为土工格栅加筋工程设计的参考。

通过土体三轴受压条件下的无侧向静止土压力系数和摩尔—库仑定理,将加筋粘土体在三轴受压条件下的总体抗剪承载力分为加筋土体发生侧向变形前的承载力和与土工格栅密切相关的土体发生侧向变形后的承载力两部分进行研究。通过不同含水量下加筋粘土的三轴试验及其所得相关数据,提出了利用加筋土体发生侧向变形后的抗剪承载力与极限抗剪承载力的比值p2随加筋层数的变化情况作为评价加筋效果的重要指标。试验结果表明,当粘性土在最优含水量状态下时,其加筋效果最为显著。

利用室内试验测定了土工格栅加筋碎石土的无侧限抗压强度和土工格栅加筋粉砂土的回弹模量,分析了加筋层数和压实度对加筋土的抗压特性和变形特性的影响规律。试验结果表明:当格栅层距较小时,土工格栅加筋碎石土具有良好的抗变形韧性,且土的压实度越高,其无侧限抗压强度越大;与未加筋的纯土相比,土工格栅加筋粉砂土的变形刚度有显著提高,且格栅层数越多,提高的量越大。

筋土间相互作用是加筋土强度提高的根本原因,是土工合成材料加筋加固应用中的核心问题。通过室内拉拔试验,分析了法向应力、砂垫层厚度、土工格栅横肋间距3个因素对加筋体极限拉拔力的影响,从宏观角度揭示了筋土界面间的力学特性。结果表明:增设5cm厚的砂垫层后,格栅的极限拉拔力得到显著提高;高法向应力下,砂垫层厚度对拉拔试验结果影响更显著;在土工格栅加筋软土体中,增大横肋间距会减小筋土界面摩擦角,但是对黏聚力影响不大;格栅网格形态是筋土界面特性的重要影响因素。