軟土地基加筋灰土路堤離心模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬.pdf

1、加筋對提高土工構(gòu)筑物的穩(wěn)定性已為人們熟知，但理論研究成果落后于工程實(shí)踐。石灰土路堤在我國北方和南方公路建設(shè)中已得到較多的應(yīng)用，其便于就地取材，降低建設(shè)成本。目前對軟土地基石灰土路堤、特別是加筋后的變形性狀及穩(wěn)定性方面的研究還很少，本課題采用離心模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬手段研究軟土地基加筋石灰土路堤的性狀及加筋機(jī)理。 本文進(jìn)行了A、B兩組石灰土路堤離心模型試驗(yàn)，其各包含1個(gè)加筋路堤離心試驗(yàn)和1個(gè)用于對比分析的不加筋試驗(yàn)。A組試驗(yàn)采用的模

2、型率為100，用變加速度方法模擬路堤的分級堆載，并在地基中打設(shè)了豎向排水體。根據(jù)固結(jié)度相似的原則推導(dǎo)了模型砂井與原型砂井的相似公式，并根據(jù)寬條拉伸試驗(yàn)確定采用一種三維土工網(wǎng)夾層來模擬原型土工格柵。試驗(yàn)中，在地基土中及其表面布設(shè)了位移計(jì)、孔隙水壓力計(jì)和土壓計(jì)，在模型土工格柵上粘貼了微型應(yīng)變片以測試加筋拉力。A組試驗(yàn)結(jié)果表明：加筋減少了沉降量，加筋路堤呈現(xiàn)較明顯的地面隆起，而不加筋路堤主要表現(xiàn)為沉降；加筋和不加筋路堤地基中兩者的孔隙水壓力基

3、本接近，在每一堆載休止期，孔隙水壓力都呈較明顯的消散；加筋明顯擴(kuò)散了路堤堆載壓力，加筋路堤中心下地基土壓力比不加筋路堤要小6～10％，而坡腳下土壓力前者比后者大40％左右；模型格柵拉力隨加速度的增大變化規(guī)律較好，在休止期拉力持續(xù)增大，與沉降規(guī)律一致；在堆載高度0～2m期間，格柵拉力分布較均勻，其后格柵中心處拉力明顯比兩側(cè)增大，加筋對提高灰土路堤的穩(wěn)定性作用明顯。B組試驗(yàn)采用模型率為80，模擬的是一次性堆載，且地基中未打設(shè)豎向排水體。B組

4、試驗(yàn)結(jié)果表明，加筋路堤中心沉降量比未加筋路堤減小將近一半，加筋延緩了路堤開裂，減小了裂縫寬度，提高了路堤的穩(wěn)定性。 對A、B兩組離心模型試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬。A組離心模型試驗(yàn)數(shù)值模型幾何尺寸與試驗(yàn)尺寸相同，以模擬變加速度分級堆載過程。數(shù)值模型計(jì)算的路堤和地基中的位移、土壓力、孔隙水壓力和加筋拉力，與離心模型試驗(yàn)實(shí)測結(jié)果一致或接近。采用該數(shù)值模型分析了不加筋、加1層筋和加2層筋時(shí)灰土路堤和地基的沉降和水平位移，表明不加筋路堤的中心沉

5、降量和坡腳下地基水平位移比加1層筋時(shí)明顯大一些，而加2層筋其位移與加1層筋接近。B組離心模型試驗(yàn)數(shù)值模型是按原型尺寸建立的，模擬結(jié)果與離心模型試驗(yàn)原型結(jié)果相近。 采用B組離心模型試驗(yàn)數(shù)值模型，分析加筋層數(shù)、筋材模量、筋土界面和地基土等因素對軟土地基灰土路堤性狀的影響。分析結(jié)果表明，砂墊層加筋、砂墊層及路堤底部1/4處加筋路堤的沉降、水平位移較不加筋情況減小明顯，而再加筋對減小路堤沉降和地基水平位移影響不大；加筋沒能減小地基的垂直