格柵加筋粗粒料界面細(xì)觀特性及性能優(yōu)化研究.pdf

1、土體作為天然地質(zhì)材料，松散顆粒集合體的本質(zhì)決定了其抗拉性能很差，因此在工程應(yīng)用上受到了不同程度的限制。土工合成材料可以提高土體抗剪強(qiáng)度及穩(wěn)定性并改善其變形性能，目前已被應(yīng)用于路基處理、支檔結(jié)構(gòu)和邊坡加固等工程中，而其中以土工格柵的應(yīng)用最為廣泛。然而，受限于當(dāng)前儀器水平和量測(cè)精度，土工格柵工作機(jī)理仍不清晰，設(shè)計(jì)理論遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工程實(shí)踐。針對(duì)試驗(yàn)工作在筋-土界面行為分析上的瓶頸，本文以新型三向土工格柵為研究載體，采用工程中兩種典型的顆粒填料-

2、砂土和碎石道砟，分別建立反映三向土工格柵與上述填料相互作用機(jī)制的三維顆粒流模型。數(shù)值模型考慮了筋材網(wǎng)孔形式、顆?？臻g定向、填料棱角特征等關(guān)鍵因素，筋材與填料相關(guān)細(xì)觀參數(shù)均嚴(yán)格通過標(biāo)定試驗(yàn)獲得。以數(shù)值拉拔試驗(yàn)為依托，分析了新型土工格柵與不同類型填料間筋土界面宏細(xì)觀力學(xué)行為，明確了筋材、土體性能變化對(duì)筋-土界面強(qiáng)度的影響及其作用機(jī)制，主要研究?jī)?nèi)容及所取得的研究成果包括：
　　⑴為獲得界面細(xì)觀結(jié)構(gòu)演化規(guī)律，并明確筋材表面摩擦性能及顆粒粒

3、徑對(duì)界面強(qiáng)度的影響，建立了模擬格柵加筋砂土拉拔行為的三維顆粒流模型。模擬結(jié)果表明拉拔荷載下界面出現(xiàn)剪脹行為；筋材表面摩擦性能有助于顆粒間位置重排的調(diào)動(dòng)；顆粒粒徑較小時(shí)其比表面積較大，有助于外界輸入能量的耗散從而保證顆粒體系的穩(wěn)定性。
　?、仆ㄟ^對(duì)筋材變形與內(nèi)力分布、顆粒位移調(diào)動(dòng)及接觸力鏈演化等參量的考察，建立了反映筋-土協(xié)同作用機(jī)制的評(píng)價(jià)體系，并比選了宏觀強(qiáng)度指標(biāo)與細(xì)觀組構(gòu)間關(guān)聯(lián)，明確了宏觀強(qiáng)度發(fā)展與細(xì)觀組構(gòu)演化關(guān)聯(lián)，同時(shí)分析了筋

4、材節(jié)點(diǎn)突起對(duì)承載阻力分擔(dān)及顆粒體系耗能的影響。研究表明，法向接觸力幅值及其各向異性程度共同決定了界面強(qiáng)度的發(fā)展；節(jié)點(diǎn)突起的存在增強(qiáng)了筋材對(duì)周圍土體的調(diào)動(dòng)能力。
　　⑶建立格柵加筋碎石道砟的數(shù)值拉拔試驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵悦鞔_道砟顆粒棱角性能對(duì)格柵伸長(zhǎng)量、顆粒位移調(diào)動(dòng)及能量耗散的影響，同時(shí)對(duì)引起界面強(qiáng)度下降伴隨的筋-土力學(xué)行為進(jìn)行了分析。模擬結(jié)果顯示，高棱角性能顆粒咬合性能的提高是其加筋性能得以提高的根本原因，而界面宏觀強(qiáng)度的下降伴隨著顆?！白越M