【正文】 ................................................ 8 有限元模型建立 .................................................................................................... 8 模擬加載及數(shù)據(jù)整理 ............................................................................................ 9 數(shù)值計(jì)算結(jié)果 分析 ................................................................................................ 9 3 筋材埋深 影響分析 ........................................................................................................ 14 頂筋埋深 分析 ...................................................................................................... 14 底筋埋深 分析 ...................................................................................................... 17 內(nèi)筋埋深 分析 ...................................................................................................... 21 結(jié) 論 .................................................................................................................................. 25 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................................................................................ 26 致 謝 .................................................................................................................................. 28 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 1 1 引言 研究的背景及意義 很久之前，人類(lèi)就懂得將自然界中的天然植物如茅草、柳條之類(lèi)材料埋入土體中來(lái)改善土體整體穩(wěn)定性，這種材料在現(xiàn)在叫做土工合成材料。眾所周知，土體本身具有一定的抗壓、抗剪強(qiáng)度，但是無(wú)法承受拉力。但土工合成材料通過(guò)土體與筋材之間的摩擦和機(jī)械咬合作用，在土體中傳遞拉應(yīng)力，分擔(dān)土體的應(yīng)力，從而從一定程度上改善了土體的強(qiáng)度和變形能力，提高了構(gòu)筑物的穩(wěn)定性。土工合成材料中所應(yīng)用的筋材往往廉價(jià)易得，筋材埋置的方式相對(duì)來(lái)說(shuō)也較為容易，這種種的優(yōu)勢(shì)也使得土工合成材料廣泛的應(yīng)用于水利、 海港、 公路、建筑、鐵路、電力、采礦、軍工等工程的各個(gè)領(lǐng)域，成為了建筑工程中必不可少的重要材料。 土中加筋的理論設(shè)想首先由著名的土力學(xué)家卡薩格蘭德提出，他將高強(qiáng)度的土工膜水平地鋪設(shè)在軟基中，將加筋土問(wèn)題理想化?，F(xiàn)代加筋土的設(shè)計(jì)和第一個(gè)加筋構(gòu)筑物是由法國(guó)工程師 Henri Vidal 在 20 世紀(jì) 60 年代提出并實(shí)現(xiàn)的，從此利用抗拉材料作為筋材的加筋土技術(shù)從經(jīng)驗(yàn)判斷上升到理論設(shè)計(jì)階段。土工合成材料在工程中的作用可概括為過(guò)濾、排水、隔離、加筋、防滲和防護(hù)作用等六類(lèi)，如圖 所 示 : a) 擋土墻背慮層（過(guò)濾作用） b) 堤壩排水（排水作用） c) 軟土加固（隔離作用） d) 加筋陡坡（加筋作用） e) 堤壩防滲墻（防滲作用） f) 堤岸防護(hù)（防護(hù)作用） 圖 土工合成材料在建筑中的應(yīng)用及發(fā)揮的作用 由于加筋土技術(shù)的優(yōu)越性、顯著的經(jīng)濟(jì)性和廣泛的適用性，加筋土技術(shù)獲得了國(guó)內(nèi)外很多工程技術(shù)人員的研究和采用。 許多國(guó)家先后制定并頒布了有關(guān)加筋土工程河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 2 的設(shè)計(jì)、施工規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)或指南等，我國(guó)交通部早在 1991 年就制定并頒發(fā)了《公路加筋土 工程設(shè)計(jì)規(guī)范 (JTJ01591) [1] 、 《公路加筋土工程施工技術(shù)規(guī)范》 (JTJ03591) [2] 等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，鐵道部在《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)規(guī)范》 (TBJ2590) [3] 中加入了加筋土工程的有關(guān)條文和內(nèi)容。 1999 年初， 國(guó)家正式頒發(fā)了 《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》 (GB5029098 ) [4] ；交通部制定和頒發(fā)了《水運(yùn)工程土工織物應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》 (JTJ/T23998) [5] ；水利部制定和頒布《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》 (SL/T22598) [6] 和《土工 合成材料測(cè)試規(guī)程》 (SL/T23599) [7] ；鐵道部制定和頒布《鐵路路基土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》 (TB1011899) [8] 。 正如上文所說(shuō)的那般，土工合成材料在工程中的應(yīng)用十分廣泛。國(guó)內(nèi)外眾多專(zhuān)家對(duì)它的研究也從未停息，具體的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀將在下文予以介紹。 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 自上世紀(jì) 60 年代初法國(guó)工程師 Vidal 提出加筋土概念以來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多科學(xué)家對(duì)加筋土的研究便從未間斷。就普遍而言，研究的方法以加筋土邊坡模型試驗(yàn)結(jié)合數(shù)值模擬的方法研究加筋機(jī)理，為加筋邊坡實(shí)際工程的 設(shè)計(jì)提供可靠、有效的理論依據(jù)。試驗(yàn)方式主要包括：室內(nèi)模型試驗(yàn)、離心模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；數(shù)值方法主要包括：有限元、有限差分和離散元等。選擇研究方法時(shí)進(jìn)行研究的第一步接下來(lái)筆者將據(jù)不同的研究方法介紹國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。 加筋邊坡試驗(yàn)作為針對(duì)實(shí)際工程適用性和可靠度的具體模型體現(xiàn)，在加筋邊坡的加筋機(jī)理和設(shè)計(jì)參數(shù)研究等方面具有重要意義。根據(jù)模型尺寸和應(yīng)力狀態(tài)等因素分為室內(nèi)小模型試驗(yàn)、離心模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。 室內(nèi)模型試驗(yàn)研究現(xiàn)狀 徐林榮，華祖焜（ 1999） [9] 他 們用紙和紗窗的窗紗代替加筋土邊坡 中的土工格柵進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)獨(dú)特的理論和方法，研究了筋材的埋深，間距，坡角，等參數(shù)并對(duì)其主要的控制參數(shù)進(jìn)行了分析。 朱湘，黃曉明（ 20xx） [10] 通過(guò)進(jìn)行不同的室內(nèi)模型的對(duì)比試驗(yàn)研究了加筋土邊坡與沒(méi)有加筋的邊坡之間的應(yīng)力差距，研究了軟土地基條件下的路堤的破壞機(jī)制。證明加筋土邊坡中的筋材能夠?qū)ν馏w起到很好的限制作用，增強(qiáng)了土體的穩(wěn)定性。 萬(wàn)劍平（ 20xx） [11] 他進(jìn)行了大量的加筋土邊坡的室內(nèi)模型試驗(yàn)，說(shuō)明了加筋土河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 3 邊坡中的土工格柵能夠極大的提高土體的穩(wěn)定性。同時(shí)也證明土工格柵主要通過(guò)與土體間的摩擦作用與 土體結(jié)合為一個(gè)整體而起作用。 尹志光，魏作安，萬(wàn)玲等（ 20xx） [12] 他們進(jìn)行了細(xì)粒尾礦堆壩加筋模型試驗(yàn)。他們?cè)囼?yàn)對(duì)比了加筋模型與沒(méi)有加筋模型的破壞機(jī)理，并分別說(shuō)明了加筋壩體與沒(méi)有加筋的壩體破壞特點(diǎn)。 楊慶，季大雪，張克等（ 20xx） [13] 他們進(jìn)行了許多室內(nèi)的小模型試驗(yàn)研究了研究?jī)煞N邊坡坡比、 2 種格柵和 3 種加筋層數(shù)共計(jì) 10 種邊坡結(jié)構(gòu)在邊坡荷載的作用下，對(duì)邊坡承載能力的影響。最終得出了一個(gè)定性的結(jié)論即對(duì)于加筋土邊坡，筋材的間距越小，埋深越深，強(qiáng)度越大，坡度越小邊坡的承載能力就會(huì)越強(qiáng)。 王志斌，李亮，鄒金鋒等（ 20xx） [14] 他進(jìn)行了諸多的大型室內(nèi)模型試驗(yàn)，研究分析了加筋路堤邊坡與沒(méi)有加筋的路堤邊坡之間承載力的差距，著重分析了加筋路堤邊坡與沒(méi)有加筋的路堤邊坡的破壞機(jī)制和原理。在他的試驗(yàn)中分析觀察了邊坡破面的沉降，坡頂?shù)奈灰埔约巴馏w內(nèi)部的應(yīng)力等數(shù)據(jù)。 , EI Sawwaf（ 20xx） [15] 他進(jìn)行了諸多室內(nèi)模型試驗(yàn)，來(lái)研究了粘土地基上的加筋砂土邊坡的承載性能的相關(guān)問(wèn)題。他主要研究了筋材的埋深，間距，坡角等情況。并給出了一系列定量的結(jié)論給加筋土邊坡的設(shè)計(jì) 工作進(jìn)一步鋪平了道路。 . Choudhary . Jha . Gill（ 20xx） [16]他通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)研究了粉煤灰加筋邊坡與沒(méi)有加筋的粉煤灰邊坡之間的應(yīng)力差距。同時(shí)他還分析了筋材對(duì)邊坡的影響，試驗(yàn)工況包括：?jiǎn)螌痈駯偶咏铙w的位置和深度、 筋材層數(shù)、坡頂加載位置、邊坡角度和坡頂加載基礎(chǔ)寬度等。通過(guò)上述試驗(yàn)分析他給出了一系列定量的結(jié)論給加筋土邊坡的設(shè)計(jì)工作進(jìn)一步鋪平了道路。 離心模型試驗(yàn)研究現(xiàn)狀 張嘎， 王愛(ài)霞， 牟太平等 （ 20xx） [17] 他通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)值分析相結(jié)合 的研究思路。提出了一種能夠卻行離心試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械奈灰萍皯?yīng)力變化的方法，并將該方法應(yīng)用到了一系列邊坡的離心模型試驗(yàn)中。 張嘎，王愛(ài)霞，張建民等（ 20xx） [18] 他們?yōu)榱搜芯考咏钸吰轮新裰玫母駯诺淖饔茫M(jìn)行了自重加載條件下的離心模型試驗(yàn)，并通過(guò)一系列的技術(shù)和手段記錄下了加載過(guò)程中土體的變形及應(yīng)力情況。并驗(yàn)證了加筋邊坡中的土工格柵能夠很好的限制土體變形，滑動(dòng)帶的位置也明顯的前移。另外這些土工格柵還使得土體的變形更加均勻增強(qiáng)了土體的穩(wěn)定性。 河北工業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 4 賈圣東 （ 20xx） [19] 他以廣東某段告訴公路的擴(kuò)建工程為依托，通過(guò)