土工格栅间距和凸点厚度对其界面特性试验的影响

土工格栅与土的界面作用特性直接影响着加筋土挡墙的安全与稳定性。因此,土工格栅与填料的界面技术指标在加筋土挡墙的设计中至关重要。本文在从试验方法、加载方式、试验箱侧壁边界效应和尺寸效应、填料厚度、压实度以及筋材夹持状况等几方面分析土工格栅界面摩擦特性影响因素基础上,进行了土工格栅在砂砾料和粘性土中的拉拔试验和直剪试验。试验结果表明:土工格栅与砂砾料接触面抗剪强度较高,而与粘土接触面抗剪强度很低;对于加筋土挡墙拉拔力较大的层位,应选用刚度大的土工格栅和砂砾料为填料。直剪摩擦试验不适合确定土工格栅接触面的抗剪强度。该试验结果对土工格栅加筋土挡土墙的设计具有重要的参考价值。

土工格栅是一种新型的加筋材料,目前有关土工格栅机理的研究较少,处于理论落后于工程实际的状态。通过直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验对土工格栅(包括塑料格栅和经编格栅)与粗粒土(砂砾、砂和残积土)之间的界面摩擦特性进行了研究,同时还采用有纺土工布进行了对比试验。试验结果表明,与早期普遍采用的有纺土工布加筋材料相比,无论是强度、延伸率、界面摩擦系数,土工格栅都具有明显的优点,尤以土工格栅配合碎石类填料的效果最好,它可以产生摩擦、咬合、嵌锁等综合作用。

通过拉拔试验,分析了土工格栅在不同填料中的摩擦特性规律,并对影响摩擦特性的几个主要试验条件进行了分析研究,对今后的筋材拉拔试验及工程应用具有参考价值.

尾矿坝加筋设计时,土工格栅与尾矿界面摩擦特性是影响加筋结构安全稳定的重要因素。通过室内拉拔试验,分析了上覆压力、含水率和拉拔速率3个试验条件对筋-尾矿界面摩擦参数的影响。结果表明:含水率对似黏聚力和似摩擦角的影响显著,但随含水率增大似黏聚力与界面摩擦强度变化趋势一致,都呈现先增大后减小的规律,在含水率变化情况下的界面参数选取中主要考虑似黏聚力;拉拔速率对似摩擦角比对似黏聚力的影响大,且似摩擦角与界面摩擦强度都随拉拔速率增大而增大,但似摩擦角增大速率逐渐减缓,随拉拔速率加大,对界面参数的主要影响开始由似摩擦角向似黏聚力转变;在不同尾矿含水率或拉拔速率情况下似摩擦系数均随法向应力增大呈非线性递减,可用二次抛物线拟合反映二者关系,且含水率对似摩擦系数的影响比拉拔速率对其的影响大,而在法向应力一定情况下,似摩擦系数随含水率的变化与对应界面参数似黏聚力的变化规律相同,随拉拔速率的变化与对应的界面参数似摩擦角的变化规律相同。

通过室内试验研究加筋粘性土的加筋效果,并分析含水率对加筋粘性土的抗剪强度指标的影响,其结论为今后土工格栅加筋粘土在工程中的应用提供理论参考依据。

该文对试验装置、试验材料、试验原理与操作进行了详细的描述,并对影响摩擦特性的几个主要因素进行了分析。

土工格栅与土体界面摩擦特性指标是加筋土结构设计的关键。基于分析土工格栅与土体的界面摩擦形式,进行了一系列室内筋土界面拉拔试验和直剪摩擦试验,测试了两种试验条件的界面摩擦特性。试验结果表明:土工格栅与砂砾料接触面抗剪强度较高,而与粘土接触面抗剪强度很低。剪切速率对两种试验方法测得的界面摩擦特性指标有不同的影响。随着法向应力的增加或剪切速率的降低,筋土界面剪应力力峰值以及其对应的剪切位移增大。土工格栅的横肋对筋土界面特性具有重要贡献。随着填料压实度的提高,土工格栅加筋效果越明显。

土工格栅与土的界面摩擦特性指标是加筋土工程设计的关键。通过分析土工格栅与土的界面摩擦作用和进行了直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验,测试了两种试验条件的界面摩擦特性。在两种试验条件下,土工格栅加筋土复合体的抗剪强度均有界面摩擦角φsq和界面凝聚力csq,且土工格栅与土相对位移量的不同,其复合体的强度机理有区别。在拉拔摩擦试验中,剪应力峰值强度对应的剪切变形值高于直剪摩擦试验中剪应力峰值强度的剪切变形值5～10倍以上。两种试验均有其适用性,而土与土工格栅的相对位移较小时直剪摩擦试验较能反映实际;土与土工格栅相对位移较大时土与格栅双面均发生相对位移,拉拔摩擦试验更为合适。随法向应力的增大,直剪摩擦和拉拔摩擦试验的剪应力峰值以及剪应力峰值对应的位移均提高。直剪摩擦的剪切速度小,剪应力峰值强度高,且达到峰值强度的剪切位移大;增加剪切速度,剪应力峰值强度降低,且对应的位移也减少,其原因是界面上的孔隙水压力消散和筋材的应力松弛。应根据具体工程的需要选择直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验确定设计参数。

土工格栅的蠕变影响其在工程中的应用。针对此问题,本文进行了土工格栅的蠕变试验,并得到不同设计年限下的蠕变强度折减系数。试验结果表明：在低应力比条件下,土工格栅应变随时间的增加而增长,逐渐变缓,最后趋于稳定;在高应力比条件下,土工格栅的应变随时间的增加而增长,直至断裂;试样所受到的应力比越大,相同时间内产生的应变越大;达到同样大小的应变值,较低的应变比条件下所需时间长,较高的应变比所需的时间少;土工格栅在应力松弛状态中,保持应变不变时,荷载随着时间的增加而逐渐减小。

土工格栅的蠕变影响其在工程中的应用。针对此问题,本文进行了土工格栅的蠕变试验,并得到不同设计年限下的蠕变强度折减系数。试验结果表明:在低应力比条件下,土工格栅应变随时间的增加而增长,逐渐变缓,最后趋于稳定；在高应力比条件下,土工格栅的应变随时间的增加而增长,直至断裂；试样所受到的应力比越大,相同时间内产生的应变越大；达到同样大小的应变值,较低的应变比条件下所需时间长,较高的应变比所需的时间少；土工格栅在应力松弛状态中,保持应变不变时,荷载随着时间的增加而逐渐减小。

为了研究土工格栅的蠕变特性对加筋土界面特性的影响,采用蠕变试验设备及大型直剪试验装置,以两种常用的双向土工格栅为研究对象开展加筋土界面特性试验研究,分析了蠕变作用对土工格栅加筋土的筋土界面工作性能的影响规律。试验结果表明,与纯砂相比,土工格栅加筋后试样内摩擦角变化较小、黏聚力增大,土体的抗剪强度提高；与未蠕变土工格栅加筋砂土相比,蠕变后的土工格栅黏聚力降低,且蠕变加载等级越高,黏聚力下降越多；蠕变加载等级为极限荷载的40%时,土工格栅加筋土的黏聚力下降约30%。在同样的加载等级下,初始抗拉强度较低土工格栅的蠕变变形较初始抗拉强度较高的土工格栅蠕变应变略小。

加筋土技术已在公路、水运、铁道、水利等工程中广泛采用。加筋材料在工程中的蠕变性及耐久性问题一直是人们关注的重要问题。通过对土工格栅的系列变形试验,得出土工格栅长期荷载作用下的变形特征,即变形率与时间呈对数关系,与应力大小呈“s”曲线关系,为加筋土结构设计计算和加筋材料在工程上的应用提供重要参考。

土工格栅的蠕变影响其在工程中的应用。针对此问题,本文进行了土工格栅的蠕变试验,并得到不同设计年限下的蠕变强度折减系数。试验结果表明：在低应力比条件下,土工格栅应变随时间的增加而增长,逐渐变缓,最后趋于稳定;在高应力比条件下,土工格栅的应变随时间的增加而增长,直至断裂;试样所受到的应力比越大,相同时间内产生的应变越大;达到同样大小的应变值,较低的应变比条件下所需时间长,较高的应变比所需的时间少;土工格栅在应力松弛状态中,保持应变不变时,荷载随着时间的增加而逐渐减小。

利用室内试验测定了土工格栅加筋碎石土的无侧限抗压强度和土工格栅加筋粉砂土的回弹模量,分析了加筋层数和压实度对加筋土的抗压特性和变形特性的影响规律。试验结果表明:当格栅层距较小时,土工格栅加筋碎石土具有良好的抗变形韧性,且土的压实度越高,其无侧限抗压强度越大;与未加筋的纯土相比,土工格栅加筋粉砂土的变形刚度有显著提高,且格栅层数越多,提高的量越大。

土工格栅与土的界面作用特征直接影响加筋高填方路堤的安全与稳定性。以河北省邢汾高速公路加筋高填方路堤工程为背景．通过室内直剪试验．分析不同类型的土工格栅在砂土中的界面摩擦特性作用。试验表明随着上覆荷栽的增加，土工格栅与砂土的摩擦特性加强。双向土工格栅与砂土之间的界面凝聚力要高于单向土工格栅．而其界面摩擦系数相差不大。通过对格栅界面特性的研究．给土工合成材料的生产建设性的意见并为实际工程选用格栅材料提供参考。

为探讨土工格栅对碎石垫层刚度的影响规律，设计了9种不同工况的垫层，分别进行了模型静载试验，分析了垫层厚度、有无土工格栅、土工格栅层数及铺设位置等因素对碎石垫层及加筋碎石垫层变形的影响。结果表明：垫层厚度的减小能有效地降低地基沉降；在一定荷载范围内，有土工格栅碎石垫层的承载性能要优于无土工格栅碎石垫层；在相同荷载作用下，当垫层厚度相同时，土工格栅层数和铺设位置不同，其碎石垫层的刚度也不同，且存在一个最佳的铺设层数及铺设位置，土工格栅的最佳层数及铺设位置有待进一步研究。

采用高密度聚乙烯(hdpe)单向土工格栅,以及南水北调中线工程新乡段的膨胀性泥灰岩风化土,在填土尺寸为600mm×600mm×600mm的大型叠环式剪切试验机上进行一系列拉拔试验,研究了土工格栅与试验箱侧壁距离、拉拔速率、上覆荷载大小等试验条件因素对筋土界面拉拔性状的影响。结果表明:不排水条件下,土工格栅与试验箱侧壁的距离,对峰值拉拔力、界面强度与切向刚度的影响不大;拉拔速率较大时,拉拔力增长较快,其拉拔力峰值和界面强度较大;上覆荷载和拉拔力不同,格栅的变形量及筋土相对位移量不同,不同上覆荷载下界面摩阻力沿格栅埋入长度分布的非均匀程度不同,并可导致较小上覆荷载下界面平均摩阻力反而较大的反常行为。

通过经编土工格栅、单向土工格栅与粗砂、圆砾、残积土在不同法向压力下的拉拔试验,研究土工格栅与土界面特性.结果表明,单向格栅界面的拉拔系数和摩擦系数均小于经编土工格栅界面,界面摩擦系数随着土体颗粒粒径的增大而增大.同时结合有限元分析的方法,将数值结果与试验结果进行比较,进一步研究了法向压力、加筋长度、土体模量、格栅轴向刚度、界面折减因子等参数对界面特性的影响.最后研究了不同拉力作用下的界面剪应力和轴力分布规律.

以双向土工格栅ss20和三向土工格栅tx160为对象,通过开展室内直剪试验和拉拔试验,并对拉拔试验中土工格栅试样4个断面的位移进行量测,研究了ss20和tx160的变形及筋土界面特性,对比分析了ss20和tx160方案的筋土界面剪应力发挥过程和作用机制、土工格栅变形、筋土界面剪胀(缩)特性和强度参数,同时探讨了试验方法对试验结果的影响.研究结果表明:拉拔试验中,tx160的筋土相互作用集中在拉拔端附近,而ss20沿试样全长均能较好地发挥其作用；相比于ss20,增大竖向压力可以更好地增强tx160与周围填料颗粒的相互作用；ss20方案的峰值摩擦角和残余摩擦角均大于tx160方案,但黏聚力刚好相反；竖向压力对直剪试验和拉拔试验所得筋土界面强度参数均有明显影响,实际工程应用中应根据土工格栅的实际应力状态确定合理的试验竖向压力.

土工格栅加固地基已经成为一种常见的地基加固方式，其中土工格栅层间距的合理布置直接影响了土工格栅地基的承载力和建造价格。通过在已有加筋土地基模型试验采用pfc2d软件建立土工袋格栅加筋土地基颗粒流计算模型，研究土工格栅加固地基作用机理以及土工格栅层间距布置对地基承载力的影响。结果表明：土工格栅加筋土地基颗粒流模型计算结果与已有模型试验结果基本一致，验证了计算模型的合理性；土工格栅利用自身抗拉能力，能够显著提高地基承载力；随着土工格栅布置层数增多和层间距减少，地基承载力不断增大，增大幅度逐渐减小。研究结果可以为土工格栅加固地基设计及验算提供参考。

山区高速公路建设中,常采用单向、双向拉伸土工格栅作为筋材进行路基加筋,路基填料多为移挖作填的粗粒土。以此为背景,采用大型直剪试验方法,就影响筋土界面特性的几个主要因素(压实度、含水量、土工格栅孔径、粗粒土粒径)进行试验研究。通过研究得到:界面摩擦角随着填土压实度增加而增加,随着填土含水量的增加降低幅度逐渐增大;界面摩擦角与土工格栅孔径有一定的匹配关系,存在一个最佳孔径;界面摩擦系数比呈现出随填料中粗颗粒p5含量增加而增大的趋势。

文章针对内蒙古鄂尔多斯市施工过程中几种常见路基土的特点,采用了土工格栅作为加筋材料,通过直剪试验和拉拔试验比较土工格栅与各种路基土的界面作用特性,得到一些有益的结论,可用于指导该地区公路路基的设计与施工。