小間距加筋土性能的數(shù)值分析.pdf

1、傳統(tǒng)的土工合成材料加筋擋土墻是從早期的鋼帶等加筋擋土墻發(fā)展而來，其本質(zhì)上是機(jī)械穩(wěn)定擋土墻結(jié)構(gòu)(Mechanically Stabilized Earth，MSE)。傳統(tǒng)加筋擋土墻的加筋間距較大，容易出現(xiàn)側(cè)向變形引起的面板失穩(wěn)、面板處筋材應(yīng)力集中、變形不協(xié)調(diào)、需要較長的筋材長度等問題。針對(duì)MSE結(jié)構(gòu)的存在問題，近年來國外學(xué)者提出了小間距加筋土（Geosynthetics Reinforced Soil，GRS）概念，并進(jìn)行初步研究和工程應(yīng)

2、用。初步研究表明，GRS可以看為一種復(fù)合體，具有更好的延展性和柔韌性，整體穩(wěn)定性好，抗震性能優(yōu)越，已經(jīng)在加筋整體橋臺(tái)等工程中得到了初步應(yīng)用。為探求GRS擋土墻與MSE擋土墻的區(qū)別，掌握GRS的機(jī)理，及得到GRS擋土墻的穩(wěn)定性、變形規(guī)律等，論文采用數(shù)值分析方法，對(duì)GRS的機(jī)理和GRS擋土墻特性進(jìn)行研究，以促進(jìn)GRS技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用。
　　論文的主要研究工作及結(jié)論如下:
　?、賹?duì)GRS研究進(jìn)展、加筋土加筋機(jī)理研究進(jìn)展、加筋土

3、極限平衡法研究進(jìn)展與加筋土數(shù)值分析方法研究進(jìn)展等方面進(jìn)行了文獻(xiàn)綜述。
　?、诮⒘思咏钔恋娜S試驗(yàn)數(shù)值模型，分析加筋間距和筋材剛度等對(duì)加筋土復(fù)合體（或結(jié)構(gòu)）的影響，討論了筋材對(duì)土體的有效影響范圍等。研究表明:1）加筋的有效影響范圍約為0.1m。在加筋有效影響范圍內(nèi)，筋材能夠?qū)χ車耐馏w起到約束作用，對(duì)遠(yuǎn)離筋材0.1m的土體沒有約束作用;2）當(dāng)加筋間距為0.2m時(shí)，加筋土變形小且均勻協(xié)調(diào)，加筋材料與周圍的土體形成一個(gè)復(fù)合整體，此時(shí)加

4、筋土為GRS;3)GRS能夠降低對(duì)加筋材料剛度的要求，采用較低剛度的加筋材料，其性能依然優(yōu)于使用較高剛度加筋材料的傳統(tǒng)加筋土結(jié)構(gòu)。
　?、劢⒘丝紤]壓實(shí)荷載作用的加筋土三軸試驗(yàn)數(shù)值模型，分析壓實(shí)荷載作用對(duì)加筋土的變形以及加筋材料軸力與變形的影響。研究表明:相比于不考慮壓實(shí)荷載作用的加筋土，考慮壓實(shí)荷載作用的加筋土中，加筋材料因壓實(shí)荷載而產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，在預(yù)應(yīng)力的作用下，使加筋材料的軸力與變形在后續(xù)工作中都會(huì)在一定程度上減小，同時(shí)

5、約束土體的側(cè)向變形，使加筋土的側(cè)向變形在一定程度上減小。因此，在加筋土數(shù)值分析的過程中，需要考慮填料壓實(shí)荷載作用對(duì)加筋材料的預(yù)應(yīng)力效果。
　　④通過建立GRS擋土墻數(shù)值模型與傳統(tǒng)加筋土擋土墻數(shù)值模型，對(duì)擋土墻的變形、剪應(yīng)力、安全系數(shù)與滑動(dòng)面等進(jìn)行分析，并研究了筋材剛度對(duì)GRS擋土墻性能的影響。研究表明:1）GRS擋土墻整體穩(wěn)定性好，面板處側(cè)向變形小，約為傳統(tǒng)加筋土擋土墻面板處側(cè)向變形的1/3;2）相同條件下，GRS擋土墻的安全系數(shù)