砂卵石填料加筋擋墻破壞機(jī)理的細(xì)觀研究.pdf

1、砂卵石因良好的壓實(shí)性、強(qiáng)透水性、高抗剪強(qiáng)度以及承載能力好等優(yōu)良工程特性被廣泛地用作加筋土擋墻回填材料，并取得了良好的工程效果和經(jīng)濟(jì)效益。但砂卵石的強(qiáng)離散性、分布隨機(jī)性導(dǎo)致以砂卵石為填料的加筋土擋墻結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，對(duì)其受力特性和破壞機(jī)理的研究至今仍沒(méi)有定論。針對(duì)以上問(wèn)題，本文依托國(guó)家自然基金項(xiàng)目“格柵蠕變時(shí)砂卵石填料長(zhǎng)期工作機(jī)理研究”(51209242)，采用模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，開(kāi)展以砂卵石為填料的格柵加筋土擋墻結(jié)構(gòu)力學(xué)特性及其

2、破壞細(xì)觀機(jī)理的研究。本文主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　(1)為了研究砂卵石加筋土擋墻結(jié)構(gòu)宏觀力學(xué)特性，通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)，分別測(cè)試了四種不同堆載工況下格柵應(yīng)變分布規(guī)律、加筋區(qū)域豎向土壓力和擋墻面板水平位移。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):格柵拉應(yīng)變沿軸向整體上呈先增大后減小的非線性分布，且各層應(yīng)變峰值出現(xiàn)在格柵不同位置處;擋墻后各相同高度處豎向土壓力分布并不均勻，靠近擋墻處豎向土壓力遠(yuǎn)小于其他測(cè)點(diǎn);擋墻面板在堆載作用下水平位移呈下小上大的類拋物線形，墻后

3、0.5H～0.6H高度區(qū)間出現(xiàn)土體顆粒與擋墻面板相脫離的現(xiàn)象（H為填土高度）;
　　(2)為了研究砂卵石加筋土擋墻結(jié)構(gòu)細(xì)觀力學(xué)特性，采用離散元軟件PFC2D對(duì)上述模型試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)參數(shù)反演確定擋墻面板參數(shù)，建立數(shù)值模型，并在此基礎(chǔ)上詳細(xì)地分析了填料顆粒位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)及顆粒體間接觸力分布規(guī)律。模擬發(fā)現(xiàn):未加筋側(cè)土體顆粒向加筋側(cè)移動(dòng)及格柵周圍強(qiáng)力鏈的共同作用下造成了墻后豎向土壓力分布不均勻;擋墻面板背后中部區(qū)域以阻止顆粒向擋墻

4、側(cè)運(yùn)動(dòng)的側(cè)阻力為主且顆粒位移小于擋墻面板位移，這說(shuō)明格柵的摩擦及嵌鎖作用限制了該部分土體往擋墻方向的運(yùn)動(dòng)，從細(xì)觀層面解釋了模型試驗(yàn)中土體與面板脫離的現(xiàn)象;
　　(3)為了研究砂卵石加筋土擋墻結(jié)構(gòu)細(xì)觀破壞機(jī)理，在上述數(shù)值模型基礎(chǔ)上，分別通過(guò)改變土工格柵參數(shù)、刪除擋墻面板及格柵拔出數(shù)值試驗(yàn)?zāi)M加筋土擋墻三種受力破壞形式。發(fā)現(xiàn)加筋土擋墻格柵拉斷破壞過(guò)程即墻后力鏈網(wǎng)絡(luò)的斷裂重生過(guò)程，其破裂面形式接近“0.3H”簡(jiǎn)化潛在破裂面，但略微向擋墻