土工加筋摩擦性能在常规和特殊状态下的试验研究

土工织物加筋非饱和土强度试验研究——在室内拉拔、摩擦试验基础上选取土工合成材料，对选取的土工合成材料进行加筋效果试验，分析了土工合成材料与非饱和土体相互作用特性及加筋效果，得出一些有益的结论，同时对存在的问题提出了建议，为以后土工合成材料在不...

通过载荷试验,模拟基础受荷条件下的剪切破坏过程,了解不同类型格栅在增大荷载扩散角,提高承载力,减小地基变形等方面的效果。

通过对具有不同含水率、不同土工格栅加筋层的粘土进行了三轴压缩试验,测定了土工格栅加筋土体的抗剪强度指标。分析了土工格栅加筋粘土体的内摩擦角和粘聚力随含水率、加筋层的变化规律,得出了有土工格栅加筋粘土的重要结论。

土工格栅加筋膨胀土路堤或路堑、渠坡已在公路、铁路与水利工程中获得成功应用,但目前对加筋膨胀土的强度与变形特性的研究还较少。对不同方案加筋(水平1层加筋、水平3层加筋、竖向加筋)与不加筋的膨胀土样在不同围压下的三轴排水剪切试验结果的分析表明,(1)土工格栅加筋膨胀土形成排水通道,加速土体的排水固结,有利于膨胀土坡的稳定;(2)土工格栅加筋膨胀土一般呈应变硬化特征;(3)土工格栅的植入使剪切带的发展受到抑制,导致破坏模式变化;(4)加筋使膨胀土的内摩擦角变化不大,而黏聚力则有明显提高,其提高程度从小到大依次为水平1层加筋、水平3层加筋和竖向加筋;(5)采用加筋效果系数r评价,除了水平1层加筋方式的效果有所降低外,其余加筋方式都表现出加筋比不加筋的效果要好,其中以竖向加筋的效果最好。

在自嵌式砌块加筋挡土墙工程中,加筋材料与自嵌式混凝土砌块间的连接强度是决定该工程的内部稳定性的关键指标。通过室内拉拔试验,得出了当法向应力p40kpa时,摩擦阻力与拉拔位移的关系曲线;同时得出了丙纶长丝机织土工布与混凝土砌块界面间的摩擦强度及法向应力的关系曲线,这一成果对同类项目设计具有很好的参考价值。

以延安新机场黄土高填方为依托,以工程实际使用的土工布作为筋材,采用与西安亚星土木仪器有限公司共同研制的土工合成材料试验机,进行了黄土加筋土的直剪试验和拉拔试验,测试了不同压实度条件下筋土界面间的直剪和拉拔强度以及摩擦系数。试验结果表明:1剪切位移与剪应力关系曲线为硬化型,而拉拔位移与拉应力关系曲线为软化型;2土工布与黄土的界面强度在直剪和拉拔条件下均符合莫尔库仑强度理论,土工布与黄土间具有较好的摩擦特性,但相同条件下直剪摩擦系数大于拉拔摩擦系数;3剪切条件下筋土界面强度参数对压实度不敏感,而拉拔条件下压实度对界面粘聚力影响显著。

在djs剪力仪上,利用常州产有纺土工织物分别对砂土(干砂)和黏土(2种不同含水量的黏土)进行了剪切试验,确定土—土工织物接触面的合理参数与性质.结果表明,界面抗剪强度与界面法向应力成线性关系,其大小与土的种类及含水量有关;界面剪应力τ与剪位移δl为非线性关系,可用双曲线来拟合.

对土工格栅加筋黏性土进行不固结不排水的动态三轴振动试验。试验结果表明,在黏性土中布置格栅筋材,在一定程度上能提高加筋土体的动抗剪强度;加筋层数越多,加筋土动强度越大;土工格栅加筋黏性土的加筋效果在高围压下能够更好地发挥。加筋土动强度指标提高体现在动黏聚力的增大上,而对动摩擦角几乎没有影响,循环荷载振动次数对动强度指标影响很小;动应力幅值对于周期荷载下加筋土的变形影响很大,在动应力幅值大的周期荷载作用下变形增加很快,在较小的振动周次作用下就可使试样破坏,相反,动应力幅值低的试样,则需要大的振动周次才能达到破坏应变;加筋土体存在一临界破坏动应力,当设置的动应力振幅小于临界值时,无论振动多少次,试样都达不到破坏应变;并且动应力幅值过大时,刚开始振动试样就破坏,破坏形式为瞬时破坏。

土工袋层间摩擦是土工袋柔性挡土墙设计中应该考虑的关键因素,其大小直接决定了土工袋挡墙的内稳定性。通过铝棒土工袋的摩擦试验说明柔性土工袋层间摩擦与刚性体间摩擦特征的不同,进行了不同袋内材料、土工袋排列方式以及运行环境（水上或水下）等条件下的土工袋层间摩擦试验。结果表明：土工袋层间摩擦力随着袋体沿受力方向变形的增大而逐渐增大,当层间发生整体滑动时达到最大值,并趋于稳定;土工袋层间摩擦不仅与编织袋体的摩擦有关,而且受袋内材料粒径大小及排列方式的影响;土工袋浸泡于水下时,由于水的润滑作用使得编织袋间的摩擦作用减小,袋内材料为细颗粒的土工袋层间摩擦作用减小,而袋内材料为粗颗粒的土工袋层间摩擦变化不大。

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。

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。

路桥过渡段桥头跳车是高等级公路建设中较难处理的常见问题,往往给高速公路快速、平稳行车带来不利的影响。结合衡枣高速公路桥梁工程实例,介绍了采用土工格网进行桥台台背填土处理的方案,通过现场试验,分析土工格网处理桥头跳车的现场试验方法、数据分析及实际效果,为解决高速公路桥头跳车危害积累经验。

对不同土工布加筋层数的粗颗粒土试样进行常规三轴固结排水剪切试验,探讨试样加筋层数(简称筋数n=0～3)对粗颗粒土变形、强度特性的影响。结果表明:筋数n每增加1,不同围压下试样破坏时的轴向应变增大0.91%～2.00%,土体韧性增强,筋材可抑制试样的侧向变形；不同围压下,平均筋数n每增加1,试样变形模量增大5378kpa。加筋能够增大相变时的体积应变；在p–q平面内,同一筋数n下的相变点和破坏点均可用直线拟合。粗颗粒土的强度指标总体随筋数的增加而增大。对线性指标c和非线性指标φ0、δφ,其随试样筋数n的变化均可近似用直线表示；n每增加1,内摩擦角φ′增大1.75°。最后提出一个方便表述加筋量多少的指标—加筋疏密指数ir,并给出三轴试验获得ir的方法。整理发现试样黏聚力c及准黏聚力δc(加筋土比素土黏聚力的提高量)与ir均可用直线拟合；ir每增加1m–1,c和δc分别提高9.1和13.5kpa。利用该参数对三轴试验下砂土、黏土和粗颗粒土加筋对其强度提高的效果进行总结分析,加筋对不同土c提高量差异显著,ir每增加1m–1,砂土、黏土和粗颗粒土c分别提高0.07、0.50和8.75kpa。基于准黏聚力原理,建立c及δc与ir的关系,可根据该公式直接估计土体加筋后的黏聚力或准黏聚力。

为真实反映土工带加筋碎石土的受力特性,本文采用实际工程中使用的tg玻塑土工带进行了4组不同围压、不同加筋层数的土工带加筋碎石土大型三轴试验。分析了加筋带对碎石土应力-应变关系及强度的影响,并引入应力比、强度加筋系数、破坏变形加筋系数、轴向变形加筋系数和侧向变形加筋系数来评价加筋效果。试验结果表明:碎石土经土工带加筋后其破坏强度和破坏应变均得到提高,在大变形下土工带加筋碎石土仍能继续承担荷载。加筋土和未加筋土的强度曲线基本平行,土工带加筋碎石土的强度服从"准粘聚力"原理。加筋效果不仅与加筋参数有关,而且与围压有关,加筋带的作用发挥随围压增大而减小。

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。

灌注桩侧摩阻力在不同状态下的试验研究——本试验通过灌注桩在抗压和抗拔静载试验状态下桩身应力的检测，比较了侧摩阻力在不同的边界条件下的大小，分析两种不同状态下侧摩阻力存在差异的原因。提出了今后改进试验的建议。

橡胶砂作为轻质、耗能填料在土木工程中有广泛的应用前景,但其强度往往会随橡胶含量的增大而降低。土工格栅常用于对散体材料的加筋补强,研究土工格栅对橡胶砂强度特性的加筋效应具有重要意义。基于三轴压缩试验,对3种不同格栅布置方式(1、2、3层)下的干燥橡胶砂强度特性展开研究,重点考察加筋层数对不同围压(50、100、200kpa)下、不同配比(0%、10%、20%、30%、40%)橡胶砂的强度参数,如峰值强度、似黏聚力、内摩擦角的影响规律。结果表明:土工格栅加筋橡胶砂的强度参数,包括峰值强度、似黏聚力、内摩擦角,相对于未加筋橡胶砂均有明显提高,提高幅度随土工格栅加筋层数的增加而增大,随着围压的降低而增大；土工格栅对配比为20%橡胶砂的强度加筋效应最为明显；土工格栅加筋橡胶砂的强度参数恢复系数与加筋密度之间呈良好的线性关系；土工格栅加筋橡胶砂的强度特性可由试验所得的经验恢复函数较好地估计。

在土工合成材料加筋土挡墙工程中加筋材料与填土间的界面作用特性直接影响工程的安全与稳定性,因此,加筋材料与填土的界面技术指标在加筋土挡墙的设计中至关重要。选择双向土工格栅、丙纶长丝机织土工布两种加筋材料与不同含水量、压实度的全风化泥岩进行拔拉试验。试验结果表明,双向土工格栅与填土界面有整体拔出破坏和纵肋拔出破坏两种形式,土工布表现为整体拔出破坏;加筋材料与填土界面的表观摩阻力随法向应力的增加而增加,随填土含水量的增大而减小;在相同的填土界面情况下,机织土工布与界面的内摩擦角大于双向土工格栅。

土工膜作为工程防渗处理的一种主要材料[1],在土石坝的防渗中已广泛使用。复合土工膜有时作为一种防渗材料铺设在坝体的上游坡中,达到防渗的目的。斜坡面上土工膜与垫层结构面的抗滑稳定直接影响到工程的安全运行。摩擦试验模拟了复合土工膜与粗粒料垫层结构面之间的摩擦特性,得到复合土工膜与粗粒料垫层结构面之间的剪应力和摩擦角。试验中剪应力具有明显的峰值和破坏后的残余值。试验结果表明,复合土工膜与坝体粗粒料垫层结构面的剪应力-剪应变关系为应变软化型。

该文通过土工合成材料与不同填料的直剪摩擦试验,研究土工合成材料的界面特性。并探讨了在直剪试验中,剪切速度对剪应力峰值强度的影响。

采用固结排水三轴剪切试验,研究土工合成材料加筋对粘性土体的体变、强度以及应力应变特性的影响。结果表明,加筋可以明显抑制土体的剪胀体变,但对土体的剪缩体变影响不大,加筋有利于增强高压实度土体的体积稳定性;轴向应变较低时,加筋试件的强度低于素土试件,仅当轴向应变增大到一定程度后,加筋试件的强度才逐渐高于素土试件,加筋对土体强度的增强作用存在滞后现象,且随筋材拉伸模量和加筋层数的提高,滞后现象更明显。试验结果同时表明筋材拉伸模量较低时,增加加筋层数,虽然可以一定程度提高土体的峰值强度,但对峰值后的强度提高不明显;相比而言,采用较高拉伸模量的筋材,加筋对土体残余强度的提高幅度明显高于峰值强度,对土体应力应变特性的改变也相对较大。

利用青岛理工大学自行研制的恒刚度直剪仪,完成了18%、20%、25%、28%共4组不同含水率黏性土与混凝土大型直剪试验,重点对不同含水率和法向应力下剪应力—剪切位移关系曲线进行分析,探讨了含水率的变化对黏性土与混凝土界面力学特性的影响规律。试验结果表明：黏性土与混凝土界面的剪应力—剪切位移关系曲线受到含水率变化的影响。当含水率较高时,界面剪应力达到峰值后剪切变形表现为典型的弹塑性变形;当含水率较低时,界面剪应力—剪切位移关系曲线呈现出折线型关系。界面抗剪强度随含水率的增大而减小,但抗剪强度与法向应力始终保持线性关系,黏聚力受临界含水率25%左右的影响,小于临界含水率时,黏聚力随含水率的增大而增大,大于临界含水率后,黏聚力随含水率的增大而减小;摩擦系数受含水率的影响较小,变化幅度仅为5.5%。