小間距加筋土性能的數(shù)值分析.pdf

1、傳統(tǒng)的土工合成材料加筋擋土墻是從早期的鋼帶等加筋擋土墻發(fā)展而來，其本質(zhì)上是機械穩(wěn)定擋土墻結(jié)構(gòu)(Mechanically Stabilized Earth，MSE)。傳統(tǒng)加筋擋土墻的加筋間距較大，容易出現(xiàn)側(cè)向變形引起的面板失穩(wěn)、面板處筋材應(yīng)力集中、變形不協(xié)調(diào)、需要較長的筋材長度等問題。針對MSE結(jié)構(gòu)的存在問題，近年來國外學者提出了小間距加筋土（Geosynthetics Reinforced Soil，GRS）概念，并進行初步研究和工程應(yīng)

2、用。初步研究表明，GRS可以看為一種復合體，具有更好的延展性和柔韌性，整體穩(wěn)定性好，抗震性能優(yōu)越，已經(jīng)在加筋整體橋臺等工程中得到了初步應(yīng)用。為探求GRS擋土墻與MSE擋土墻的區(qū)別，掌握GRS的機理，及得到GRS擋土墻的穩(wěn)定性、變形規(guī)律等，論文采用數(shù)值分析方法，對GRS的機理和GRS擋土墻特性進行研究，以促進GRS技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用。
　　論文的主要研究工作及結(jié)論如下:
　?、賹RS研究進展、加筋土加筋機理研究進展、加筋土

3、極限平衡法研究進展與加筋土數(shù)值分析方法研究進展等方面進行了文獻綜述。
　?、诮⒘思咏钔恋娜S試驗數(shù)值模型，分析加筋間距和筋材剛度等對加筋土復合體（或結(jié)構(gòu)）的影響，討論了筋材對土體的有效影響范圍等。研究表明:1）加筋的有效影響范圍約為0.1m。在加筋有效影響范圍內(nèi)，筋材能夠?qū)χ車耐馏w起到約束作用，對遠離筋材0.1m的土體沒有約束作用;2）當加筋間距為0.2m時，加筋土變形小且均勻協(xié)調(diào)，加筋材料與周圍的土體形成一個復合整體，此時加

4、筋土為GRS;3)GRS能夠降低對加筋材料剛度的要求，采用較低剛度的加筋材料，其性能依然優(yōu)于使用較高剛度加筋材料的傳統(tǒng)加筋土結(jié)構(gòu)。
　?、劢⒘丝紤]壓實荷載作用的加筋土三軸試驗數(shù)值模型，分析壓實荷載作用對加筋土的變形以及加筋材料軸力與變形的影響。研究表明:相比于不考慮壓實荷載作用的加筋土，考慮壓實荷載作用的加筋土中，加筋材料因壓實荷載而產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，在預(yù)應(yīng)力的作用下，使加筋材料的軸力與變形在后續(xù)工作中都會在一定程度上減小，同時

5、約束土體的側(cè)向變形，使加筋土的側(cè)向變形在一定程度上減小。因此，在加筋土數(shù)值分析的過程中，需要考慮填料壓實荷載作用對加筋材料的預(yù)應(yīng)力效果。
　?、芡ㄟ^建立GRS擋土墻數(shù)值模型與傳統(tǒng)加筋土擋土墻數(shù)值模型，對擋土墻的變形、剪應(yīng)力、安全系數(shù)與滑動面等進行分析，并研究了筋材剛度對GRS擋土墻性能的影響。研究表明:1）GRS擋土墻整體穩(wěn)定性好，面板處側(cè)向變形小，約為傳統(tǒng)加筋土擋土墻面板處側(cè)向變形的1/3;2）相同條件下，GRS擋土墻的安全系數(shù)