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土工格室+碎石桩双向增强复合地基作为一种新型的软基处治方法,因其良好的工作性能获得了工程界的青睐,目前在公路软基处治、铁路路基加固、油罐地基加固等工程中得到了广泛应用,并取得了良好的加固效果,但是该处治方法的理论研究尚欠成熟。为此,本文结合 高技术研究发展计划(863计划)项目“大面积不均匀公路软弱地基按沉降控制双向增强处治技术”(2006AA11Z104)、 自然科学基金项目(51078138)及湖南大学博士学位论文选题资助项目,从土工格室+碎石桩双向增强复合地基的承载机理分析、固结分析、桩土应力比计算、沉降计算等方面出发,通过理论分析和室内模型试验并结合工程实际进行较深入系统的研究。
1.一种土工格室加筋高陡边坡的施工方法,其特征在于包括以下步骤:A、进行放线、开挖,机械开挖到距基底设计标高20~30cm时停止开挖,用人工清理至设计高程,用振动式压路机碾压;基础由水泥与砂砾石搅拌组成,其中水泥的含量为35%,砂砾石的含量为65%,砂的直径为0.5~1.5mm,砾石的直径为1.5~35mm,用长度2m,直径18mm的钢筋作为基础加固钉,延基础长度方向每隔2m布置一根,挡墙宽度方向每隔1m布置一根,打入基础起加固作用;B、基础施工完成后,在基础上张开土工格室,将长度为50cm,直径为12mm的钢筋延挡墙长度方向每隔2m布置一根,挡墙宽度方向每隔1m布置一根,用钢筋将土工格室张开固定,内填水泥砂砾石,水泥砂砾石与基础层相同;
土工格室是由高强度的HDPE宽带,经过强力焊接而形成的一片网状格室结构。它伸缩自如,运输时可缩叠起来,使用时张开并又填充土石或混凝土料,构成具有强大侧向限制和大钢度的结构体。它可用来做为垫层,处理软弱地基增大地基的承载能力,也可铺设在坡面上构成坡面防护结构,还可以用来建造支挡结构等。
为了探明土工格室加筋土的补强机理,为其合理的工程设计和应用提供理论上的依据,通过三轴剪切试验对土工格室加筋土的强度特性进行了研究,并与筋材平铺加筋土的强度特性作比较。试验结果分析表明,用土工格室作为加筋材料,可以显著提高土体的抗剪强度,且其抗剪强度高于筋材平铺加筋土;加筋方式、加筋密度等对应力—应变曲线形状影响较大;要使土工格室加筋土强度得以充分发挥,需要较大的应变;在加筋率相同且格室平面尺寸也相同的条件下,土工格室高度较小的多层土工格室,其加筋土(复合体)的抗剪强度有所增大、整体性将会增强。
土工格室黄土的三轴剪切性能
为了研究土工格室加筋黄土的剪切性能,采用微型土工格室对不同加筋方式的格室加筋黄土及重塑黄土进行三轴剪切试验,得出加筋黄土及重塑黄土的应力-应变曲线及其抗剪强度指标,研究了加筋黄土和重塑黄土的应力-应变特性,分析了不同加筋方式下的加筋效果并讨论了不同土工格室层数加筋的加固机理。试验结果表明:重塑黄土和土工格栅加筋黄土的应力-应变曲线表现为弱硬化型,而土工格室加筋黄土的应力-应变曲线表现出明显的强硬化特性,4层土工格室加筋黄土的加筋效果 ,2层土工格室加筋黄土在低围压、较大应变情况下,土工格室的加筋效果可以得到更好的发挥;重塑黄土和土工格栅加筋黄土的应力-应变曲线基本呈双曲线,用邓肯-张模型对其拟合效果很好,土工格室加筋黄土的应力-应变曲线用幂函数式对其逼近效果较好;土工格室加筋显著提高土体的摩擦角和黏聚力,2层土工格室加筋黄土的摩擦角和黏聚力相对重塑黄土分别提高38%和50%,4层土工格室加筋黄土的摩擦角和黏聚力相对重塑黄土分别提高63%和120%,均比土工格栅加筋黄土的高;土工格室的加筋效果优于土工格栅等平面筋材,且格室层数的增加能进一步提高黄土的剪切性能,其原因主要是土工格室"强化带"和"间接影响带"的存在,层数越多,"强化带"和"间接影响带"厚度越大,加筋黄土的抗剪强度会得到进一步提高。
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