季節(jié)凍土區(qū)水工加筋擋墻筋材與筋土復合體試驗研究.pdf

1、加筋土擋墻是土-筋復合體，在外力作用下有較好的整體變形協(xié)調(diào)能力，利用土與拉筋間的摩阻力可以平衡作用于該復合體上的土壓力。目前，如何利用該支擋結構的優(yōu)勢平衡季節(jié)凍土區(qū)的水平凍脹力，該結構加筋材料在季節(jié)凍土區(qū)的力學性能變化規(guī)律、該復合體在凍融循環(huán)環(huán)境中的變形規(guī)律等研究，已成為季節(jié)凍土區(qū)支擋結構的前沿課題。
　　本文對國內(nèi)外季節(jié)凍土區(qū)支擋結構的相關研究進行了系統(tǒng)的分析和總結，指出了存在問題。在此基礎上，對比分析歷史與近年觀測資料，開發(fā)設

2、計相關試驗設備，通過低溫凍融試驗、模型試驗與數(shù)值分析相對照的方法，對季節(jié)凍土區(qū)支擋結構中關鍵問題進行了研究，主要研究工作及成果：
　?。?）恢復哈爾濱萬家凍土觀測場的各項觀測設備，通過對歷史與近年的實測數(shù)據(jù)資料整理分析，建立凍結指數(shù)與最大凍結深度間的關系，提出氣候轉(zhuǎn)暖條件下對理論公式的修正系數(shù)參考值。
　?。?）進行了15個加筋材料試樣在相同正、負溫條件下的蠕變試驗，試驗表明：蠕變變形值隨荷載水平增加而增加，相同荷載水平條件

3、下，負溫條件時的蠕變變形值小于正溫條件時的蠕變變形值。在正溫環(huán)境中已穩(wěn)定后的蠕變值受10次凍融循環(huán)影響，蠕變變形又一次增大，其增大幅值與荷載水平有關。首次提出塑料土工格柵低溫蠕變影響系數(shù)的計算方法。
　?。?）150個加筋材料試樣在5種工況下的相同條件下拉伸試驗數(shù)據(jù)表明，負溫環(huán)境下的拉伸強度高于正溫環(huán)境的拉伸強度值；兩種凍融狀態(tài)（水中凍融50次和空氣中凍融50次）下的100個加筋材料試樣與50個對照組在5種工況條件下的低溫拉伸試驗

4、數(shù)據(jù)首次表明，凍融循環(huán)對塑料土工格柵的力學性能沒有影響。為該加筋結構在季節(jié)凍土區(qū)的推廣應用提供了可靠數(shù)據(jù)。
　?。?）針對凍融循環(huán)過程中加筋土復合體內(nèi)部水、熱、力場的試驗研究工作缺乏的科研現(xiàn)狀，通過模型擋墻的凍融循環(huán)試驗得到三大要素的試驗數(shù)據(jù)，并提出了在凍結期內(nèi)加筋格柵具有削減水平凍脹力、約束土體變形的作用，證明水工加筋擋墻能夠起到減輕凍害的作用。
　?。?）在“開敞體系”條件下的粘性土凍結過程中，驗證未凍區(qū)土體內(nèi)水分向凍結

5、緣處遷移的客觀事實。由于水分遷移作用使得升溫過程中擋墻頂面產(chǎn)生融沉現(xiàn)象，水分遷移劇烈區(qū)域土體含水量增加，土體模量下降，在自重作用下產(chǎn)生較大融沉變形，從而提出在春融期季節(jié)凍土區(qū)的加筋土擋墻應避免產(chǎn)生不允許的融沉變形。
　?。?）利用數(shù)值計算與試驗結果對比的方法，得到土體經(jīng)過凍融循環(huán)后的各項物理、力學指標均發(fā)生變化；因凍融循環(huán)后土體彈性模量下降，試驗得到的位移數(shù)值遠遠大于未經(jīng)凍融循環(huán)數(shù)值計算的結果，數(shù)值計算采用了未經(jīng)凍融循環(huán)時的模型試