高等土木工地進(jìn)程試驗(yàn)(編輯修改稿)
2024-09-23 14:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 (MIT，1969)、加拿大Franser:試驗(yàn)堤(Crawford et al，1987，1991)、法國路橋研究中心(LPC)在CubzaclesPonts做的試驗(yàn)堤等資料的基礎(chǔ)上。總結(jié)并分析了多種因素對沉降的影響，著重論證了剪切變形對沉降的影響，且給出了相應(yīng)的沉降計(jì)算公式。二十世紀(jì)七、八十年代的加筋材料主要是土工布和土工織物。Juran (1998)[8]總結(jié)到：Holtz,.(1977)設(shè)計(jì)了一種特制的直剪盒對摩擦角進(jìn)行試驗(yàn)表明，土工布與砂土界面摩擦角與用直剪試驗(yàn)所得的內(nèi)摩擦角相同。Myles,B.(1982)直剪試驗(yàn)研究表明，土工布與土界面摩擦角和土工布的類型、土的性狀以及干濕條件等相關(guān)。Chandrasekaran,B.(1988)拉拔試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，棱角形砂與土工布的摩擦角隨法向應(yīng)力增大而減小，而且受土工布的孔徑的影響，筋上界面平均摩擦角約等于三軸法測定的砂的內(nèi)摩擦角。土工織物的剛度和抗拉強(qiáng)度隨著上覆壓力的增大而增大，上覆壓力起到了試驗(yàn)時(shí)減小了試樣橫向收縮作用，并使應(yīng)力在試樣中分布變得均勻。Fabian,KJ.(1988)對織造布和針刺無紡布試樣在土約束條件下進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)，并發(fā)現(xiàn):土工織物的彈性模量因土約束作用而提高很多，法向應(yīng)力增大會導(dǎo)致土工織物彈性模量增大，同時(shí)模量的增大與土工織物的應(yīng)變成反比。另外，由于土與土工布、土工織物相互作用機(jī)理有所區(qū)別，無紡布彈性模量的增加(最高達(dá)10倍)比織造布(最高達(dá)3倍)要大得多。該階段的研究開展的主要目標(biāo)是為了搞清筋土界面拉拔機(jī)理，并涌現(xiàn)出一些有代表性的研究成果(Ingold,1983[9]。Jewell,1980[10]。Palmeira and Milligan(1989)[11]。Rowe(1985)[12]將這些研究成果進(jìn)行對比研究發(fā)現(xiàn)由于Juran等人試驗(yàn)的土樣的準(zhǔn)備方法、試驗(yàn)次序和拉拔試驗(yàn)裝置的尺寸等影響且其研究工作均以定性分析為基礎(chǔ)(而不是定量分析)，難以進(jìn)行比較分析。進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代，對土工織物為加筋材料的研究在不斷深入，并增加了以土工格柵為加筋材料的研究成果。Cowell和Sprague(1993)用均質(zhì)細(xì)紗分別進(jìn)行土工格柵和土工織物的拉拔試驗(yàn)，并將試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析發(fā)現(xiàn):。Chandan Ghosh amp。 Alnit Bhasin(1996)[13]研制了新的拉拔試驗(yàn)儀器，該儀器不僅僅能考慮加筋材料端部的約束情況，主要注重研究基底剛度變化對拉拔力和拉拔位移關(guān)系的影響。研究表明:基底是柔性還是剛性對土工織物拉拔力拉拔位移曲線的影響很小，當(dāng)外載集度相同時(shí)，土工織物上的砂層厚度愈大則拉拔位移愈小。 al.,(1990),Simac(1993)認(rèn)為，~，當(dāng)然實(shí)際工程中的土工合成材料錨固長度與上覆壓力、加筋材料上層、下層填料土的性質(zhì)及筋土界面相互作用情況等眾多影響因素有關(guān)。， amp。 (1996)[14]根據(jù)臺灣豐富紅粘土上，進(jìn)行土工格柵的拉拔試驗(yàn)結(jié)果表明:在上覆壓力很小時(shí)，只要很小的拉拔位移，拉拔摩阻力即達(dá)到極大值。增加上覆壓力，那么，土工格柵破壞時(shí)的拉拔位移隨之增加。，(1998)[15]進(jìn)行土工格柵和土工織物與砂性土及粘性土的直接剪切試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn)后認(rèn)為:滑動(dòng)或拔出的阻力可能是眾多因素(滑動(dòng)、滾動(dòng)、土粒之間的咬合力、土工合成材料表面光滑程度、筋材的應(yīng)變值)之一或它們中的部分因素的組合。 (2000)[16]土工織物的強(qiáng)度與筋土界面的抗剪切強(qiáng)度有一定的關(guān)系，當(dāng)土工織物的強(qiáng)度增加時(shí)筋土界面的抗剪切強(qiáng)度也隨之增加。但是土工織物與填料土界面的抗剪切強(qiáng)度與土工織物的強(qiáng)度沒有上述穩(wěn)定關(guān)系。3．加筋土試驗(yàn)研究方法通過實(shí)驗(yàn)手段，可以研究加筋體系的工作機(jī)理、破壞模式、變形及承載力等特性，通過實(shí)驗(yàn)過程中獲得的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以建立加筋土的穩(wěn)定性分析方法及承載力計(jì)算理論，同時(shí)通過試驗(yàn)手段還可以驗(yàn)證加筋體系中土體與水平筋的摩擦作用、側(cè)阻和咬合作用。常見的加筋土實(shí)驗(yàn)有：研究筋土界面特性的拉拔實(shí)驗(yàn)、直剪實(shí)驗(yàn)，研究加筋土體系的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、破壞模式和承載力特性的室內(nèi)三軸試驗(yàn)以及研究加筋土在動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)三軸實(shí)驗(yàn)、動(dòng)靜載模型試驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，通過這些實(shí)驗(yàn)手段，結(jié)合相應(yīng)的數(shù)值模擬手段可以總結(jié)分析在實(shí)際應(yīng)用中加筋土體系中筋材長度、加筋層數(shù)、層間距、加筋率和筋材剛度等對實(shí)際工程的影響。因此，實(shí)驗(yàn)手段是研究加筋土體系不可或缺的方法。 筋土界面試驗(yàn)特性 加筋土的拉拔試驗(yàn)[1] 加筋材料與其周圍土體之間的界面特性參數(shù)是加筋土研究和應(yīng)用中最重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)之一，拉拔實(shí)驗(yàn)的裝置見圖3。在實(shí)驗(yàn)裝置上下盒之間的試樣中間，放置一水平的土工加筋材料（如土工格柵），筋材的一端自由，一端受拉。圖3 拉拔試驗(yàn)原理 圖4 拉拔力位移曲線根據(jù)拉力和筋材位移的值，繪出拉拔力與位移關(guān)系曲線，如圖4，由此可得邊關(guān)摩擦系數(shù)加筋土的拉拔實(shí)驗(yàn)和直剪實(shí)驗(yàn)： （31）式中：F為抗拔力；B為試樣的寬度；L為筋材埋入土中的長度；為垂直應(yīng)力：為平均連接剪應(yīng)力。相應(yīng)于拉拔力的峰值和殘余值，可以得到兩個(gè)值。 加筋土的直剪試驗(yàn)[1]直剪實(shí)驗(yàn)的原理如圖5所示，實(shí)驗(yàn)可以得到如圖6中的結(jié)果，其斜率即為摩擦系數(shù)。圖5 直剪試驗(yàn)原理 圖6 典型試驗(yàn)成果 （32）式31和式32是類似的，雖然兩者的剪應(yīng)力的定義稍有不同。直剪實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)力狀態(tài)與三軸的不大一致，其滑動(dòng)面如圖4所示，穿過滑動(dòng)面AB的所有筋材均應(yīng)進(jìn)入塑性狀態(tài)，直至剛性滑動(dòng)楔塊OAB開始移動(dòng)其過程如下：在筋材中產(chǎn)生拉應(yīng)力筋材的強(qiáng)度損失，筋材的拉伸塑流和圖的摩擦剪切面表明了破壞的特征。 直剪試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn)比較直剪實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的一系列情況不同于加筋土的原理，在直剪開始剪切前，筋材受壓，然后沿固定面的剪切改變了試樣的應(yīng)力分布，當(dāng)應(yīng)變較大時(shí)，筋材變成輕微伸長，這就是土的破壞了，但是筋材并未因拉伸而破壞，可見這不是加筋土的典型破壞機(jī)理，由此看來，直剪實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不宜于用于解釋加筋的原理，也不宜在此基礎(chǔ)上建立任何理論模式，但是它可以用來求得土體與筋材之間的摩擦強(qiáng)度，因此仍有用處，而拉拔實(shí)驗(yàn)不僅可以求得兩者的摩擦角，而且可以獲得土與筋材之間的咬合力和剪切全過程中
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