平面应变条件下土工格室加筋垫层变形分析

土工格室是现代化建筑工程施工中一种常见的合成材料，本文通过从其特点、原理、构成方面分析．着重探讨品了其加筋垫层施工中应当注意的相关事项．以期对同类工程施工提供参考和借鉴。

土工格室属于特种土工合成材料的一种,将其加入土中以后,可以有效的提高土体的强度和刚度,减小地基沉降,是一种经济并行之有效的地基处理方法。文章通过对土工格室加固机理的分析,推导了用土工格室加固地基的沉降变形公式,并结合室内模拟试验的结果对公式进行了验证。

通过模型试验结合三维数值模拟的方法,探讨了在软土地基上碎石垫层和加筋碎石垫层的工作特性;分析了不同垫层厚度、土工格栅、格栅层数等参数变化,对碎石垫层和加筋碎石垫层变形模量、竖向应力场、沉降变形的影响。研究结果表明:1)土工格栅加筋垫层应力扩散效果明显强于纯碎石垫层,从而降低了垫层的总体沉降;2)垫层内部应力由底端向顶部发展,当荷载较小时,垫层底部先出现应力集中现象,随着荷载增大,应力集中区域向顶部靠近;3)随着格栅层数的增加,加筋垫层的应力集中区及沉降量的范围有所减小。

在土工格室处理软土路基加固机制研究的基础上,针对土工格室加筋体的受力变形特点,将格室体视为置放于winkler地基上的连续长梁,基于传统的弹性地基梁理论,建立考虑水平摩阻力影响的土工格室加筋体的挠曲变形微分方程,并给出其幂级数解答,从而得到了土工格室加筋体在集中荷载作用下的变形计算方法,为土工格室加固处理后的软土路基沉降计算提供了依据。理论与试验结果对比分析表明,在格室体变形分析中不计水平摩阻力的影响将夸大格室体在荷载作用下的竖向变形,计入水平摩阻力影响后理论与实测曲线吻合更好。

介绍了土工格室的概念,阐述了土工格室在加固软土地基、路堤边坡防护、挡土墙及其江湖围堰、沙漠地区筑路、处理桥头跳车等方面的应用情况,并分别给出了应用实例加以论证,应用效果良好。

土工格室这种新型的土工合成材料与其它土工材料相比具有实用性强、价格适宜、应用效果好等优点，而被广泛应用到处理软弱地基、路基护坡、加筋挡土墙、治理桥头跳车等土建工程中。

土工格室坡面由于其独特的结构特性,其侵蚀过程与传统坡面有较大差异.本文采用变坡试验水槽,研究土工格室坡面在坡面流作用下的侵蚀规律.分析土工格室坡面流的流动特点及其与普通坡面流的差异,揭示了坡面侵蚀量随坡度、流量、切应力,以及绕流雷诺数的变化规律.结果表明,坡面侵蚀量远小于无格室的坡面;坡面累计侵蚀量和绕流雷诺数之间呈良好的对数函数正相关关系;平均侵蚀率与坡度、流量、切应力之间均呈良好的幂函数正相关关系,且流量对坡面流侵蚀率的影响大于坡度,随着流量的增大土工格室坡面流侵蚀能力的增率增大.

1.名词概念: 土工格室： 土工格室是目前国内外较为流行的一种新型的高强度土工合成材料，它是由强化的hdpe 片材料，经高强力焊接而形成的一种三维网状格室结构。具有伸缩自如，运输可缩叠，施工 时可张拉成网状，填入泥土、碎石、混凝土等松散物料，构成具有强大侧向限制和大刚度的 结构体。具有材质轻、耐磨损，化学性能稳定、耐光氧老化、耐酸碱等特性。由于它较高的 侧向限制和防滑，防变形、有效的增强路基的承载能力和分散荷载作用，目前被广泛地用于： 垫层、稳固铁路路基、稳固公路软地基处理、管道及下水道的支撑结构、防止滑坡及受载重 力的混合式挡墙、沙漠、海滩和河床、河岸的治理等。 土工格栅： 土工格栅是由用聚丙烯、聚氯乙烯等高分子聚合物经热塑或模压而成的二维网格状或具 有一定高度的三维立体网格屏栅。具有强度大、承载力强、变形小、蠕变小、耐腐蚀、、摩 擦系数大、寿命长、施工方

为了深入了解土工格室加筋粗粒土的加筋效果,采用大型三轴试验方法分析了土工格室对粗粒土力学特性的影响,引入加筋效果系数对粗粒土加筋效果进行了较全面的评价,探讨了加筋机理。结果表明:轴向应变较小时,土工格室加筋效果不明显,随着轴向应变的增加土工格室的加筋效果才比较明显。土工格室的各项加筋效果系数在不同围压下均大于1。土工格室不仅直接对格室单元内的土体进行加固,还间接地加固约束土工格室复合结构体附近的土体。

土工格栅加筋垫层在软基处理中的应用——结合某一工程实际，介绍土工格栅加筋垫层在处理建筑物软基的设计和施工方法，并通过载荷试验结果、经济分析和沉降观测论证了土工格栅加筋垫层处理建筑物软基的效果。

土工格栅加筋垫层用于处理特殊地基——某地两幢拟建于软土地基上的建筑物，原设计均采用phc管桩基础。在桩基施工过程中分别发现软基中有大量孤石和条石(古码头遗址)，桩基无法施工。经多方论证，最后采用水泥搅拌桩复合地基配合土工格栅加筋垫层的处理方案。...

某地两幢拟建于软土地基上的建筑物,原设计均采用phc管桩基础。在桩基施工过程中分别发现软基中有大量孤石和条石(古码头遗址),桩基无法施工。经多方论证,最后采用水泥搅拌桩复合地基配合土工格栅加筋垫层的处理方案。其中一幢建筑已竣工,经现场荷载试验和沉降观测检验,地基承载力和沉降完全满足工程要求,且降低了造价。

土工格栅加筋垫层的效果检验——泉州市两个古建筑城门楼工程(朝天门和临漳门)对沉降敏感，原设计采用桩基础加钢筋混凝土板的地基加固方案，因其造价昂贵，施工困难，而改为土工格栅加筋垫层的方案。由于当地首次采用加筋垫层，为了检验其效果，进行了多达21组...

泉州市两个古建筑城门楼工程(朝天门和临漳门)对沉降敏感,原设计采用桩基础加钢筋混凝土板的地基加固方案,因其造价昂贵,施工困难,而改为土工格栅加筋垫层的方案。由于当地首次采用加筋垫层,为了检验其效果,进行了多达21组载荷试验,并进行了沉降观测。结果表明,土工格栅加筋垫层可使地基承载力成倍提高,同时能有效地均衡差异沉降和减少总沉降量。建筑物的实际沉降非常小,朝天门城门楼的最大沉降量不超过1cm,临漳门则几乎测不出沉降量,完全能满足工程要求,由此节省了300多万元资金,并使施工大为简化。

土工格室能有效减少软土地基上路堤的变形,并增强其稳定性,但对于土工格室加筋土垫层路堤的临界高度还少有研究。采用极限平衡分析方法,假定地基在路堤荷载作用下呈圆弧滑动破坏模式,将格室及其内的填土视为复合体,考虑格室复合体的应力扩散作用和侧向限制作用,提出了路堤临界高度的计算模型,并将该模型值与建立的有限差分模型结果进行对比,然后讨论了格室高度、应力扩散角及格室复合体与地基接触面摩擦系数对路堤临界高度的影响规律。结果表明,理论分析和数值计算结果吻合较好；加筋路堤的临界高度明显大于未加筋路堤的临界高度,并且增加此3种影响因素的取值均能提高路堤的临界高度；同时增强格室的侧向限制作用比提高格室高度和应力扩散角更有利于路堤的稳定。

通过条带拉伸试验,分析了高密度聚乙烯(hdpe)片材的拉伸应力-应变关系,指出了该关系的应变率相关特性,并对hdpe片材的拉伸模量、最大拉伸应力、最大拉伸应力对应的拉伸应变、泊松比等物理力学参数与拉伸应变率的关系进行了详细分析,给出了hdpe片材应变率相关的应力-应变数学模型及其参数的物理意义.

结合工程实例,介绍了土工格栅加筋垫层在软基加固中可使地基承载力成倍提高,同时能有效地均衡差异沉降和减少总沉降量,使施工大为简化,并通过载荷试验结果和沉降观测论证了该技术的经济效果。

在线弹性范围内,根据均匀化理论,结合有限元方法预测了土工格室加筋层等效弹性模量.通过将不同的方法计算出的弹性模量与复合地基试验资料对比,证实了采用均匀化理论分析土工格室的弹性模量是可行的.

应用marc软件,通过模拟土工格室生态挡墙墙体、加筋层与填土的相互作用,对生态挡墙墙背的位移和应力性状进行分析,并结合实体工程进行墙背侧向土压力测试。结果表明:土工格室生态挡墙在外荷载的作用下,除了刚体位移之外,还会发生挠曲变形,具有柔性支挡结构的特点;墙背侧向土压力随着距墙顶距离的增大而增大;数值计算与现场测试得到的墙背侧向土压力变化规律一致,表明本文采用的数值模型是合理的。

介绍土工格室这种新型材料,并比较土工格室和土工格栅及土工布的加筋机理,前者是三维的,而土工格栅和土工布是二维的(平面的),所以土工格室具有一定抗弯性,能分散上部结构的竖向应力。

小应变条件下土体刚度影响因素分析——对国外关于小应变条件下土体刚度的研究成果进行归纳总结，详细论述了应力历史及当前应力状态、有效应力路径及其方向、加载速率及蠕变、各向异性对小变形条件下土体刚度的影响，为国内开展此项研究提供一些有价值的资料。最...

土工格室柔性挡墙作为一种新型公路边坡支挡结构,在公路工程建设中具有广阔的应用前景。柔性挡墙墙背土压力与挡墙的变形形态及位移量大小密切相关。运用岩土工程有限元分析软件plaxis研究了柔性挡墙在不同工况下的变形规律,计算分析了挡墙的高宽比、坡度以及路基表面荷载对于挡墙的变形性状的影响。研究结果表明,高宽比较大时,挡墙的水平位移量和自身的挠曲变形较大,墙背变形表现为外凸的抛物线形。随着高宽比的减小,挡墙的水平位移量和挠曲变形逐渐减小,墙背变形形态亦发生了变化;挡墙顶部的水平位移随着坡度的变小而迅速减小;随着填土表面荷载的增大,挡墙顶部的水平位移量逐渐减小,而总水平位移量和挠曲变形却逐渐增大。研究成果为柔性挡墙土压力计算方法的提出提供合理的理论依据,对于土工格室柔性挡墙的设计具有一定的参考价值。