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本研究以土工格室为研究对象,通过土工格室加筋土的抗弯承载特性和筋土界面特性的试验研究,探讨土上格室加筋土的加固机理。 本研究通过承载力室内模型试验,得到PIV画像解析图片,利用PIV画像解析方法和数字图像处理技术,对地基内部砂的运动,细观结构的图像进行定量和定性分析,得出地基砂土在条形均布荷载作用下,加筋前后各项参数和各种应力、应变场的变化规律。在模型试验中将变形量测系统用于分析加筋地基加载变形破坏的位移、地基内部局部剪应变场的图像,用以研究加筋地基的破坏模式和破坏面发展机理。采用有限元模拟分析地基砂内部的局部应力状态,解析地基砂内外部的应力场、应力路径及内力变化。本研究将基础模型按照实际基础同比例缩小进行加筋土界面特性的试验研究实验,利用拉拔试验装置和位移计测土体内部位移连续变化进程,得到土工格室拉拔抵抗力产生的原理模式图像和土工格栅位移与拉拔抵抗力的分布状况图像,比较分析土工格室和土工格栅的拉拔特性,研究土工格室和土工格栅的位移传递机制。通过静承载力试验和纸状的压力传感器测定应力分布,对补强机理、应力分散效果进行探讨。利用应力测定系统,研究加筋土的网兜效应和抗弯刚性及应力分散效果。 通过现场简易承载力试验比较不同种类补强材料的补果,复核土工格室模型与原型的系统相似定理。
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。
在格室内填充土、碎石或砂砾等构成具有一定刚度和侧限作用的格室加筋层,被普遍运用到公路、铁路以及水利等工程中。而针对这种材料,目前对于在土工格室影响参数如土工格室层数、不同高度、模量等研究较少,本文创新点在于对土工格室变截面参数进行了研究,这些参数的合理应用能达到提高材料使用的经济性效果。因此,利用土工格室对路堤进行加筋的分析探讨有着重要意义与实际价值。论文主体内容主要有以下几个方面:在土工格室加筋路堤的模型分析中,以实际工程为例,进行三维非线性的有限元模型分析,采用D-P弹塑性模型来模拟土体材料的非线性,筋土之间采用经典的Coulomb摩擦模型作为筋土界面切向力本构模型的接触单元,先通过对路堤加筋与未加筋两种情况下的对比,探讨了在铺设土工格室后对路堤的变形特性、规律及应力分布的影响
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