筋土界面作用特性及加筋边坡筋材拉力分布研究

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1、河海大学硕士学位论文筋土界面作用特性及加筋边坡筋材拉力分布研究姓名：缪利刚申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王保田;李守德20080501摘要捅要由于加筋土边坡能增加边坡的稳定性，同时又能节约工程造价，减少占地，故在工程中应用较多。本文在参考有关文献资料的基础上，通过试验研究了经编土工格栅与土的界面作用特性，并利用PlaXis有限元软件进行加筋土边坡筋材拉力分布的分析以及在此基础上进行了计算筋材拉力的水平条分法计算公式的推导，主要内容如下：(1)通过拉拔试验，研究在不同法向应力下经编土工格栅与土的界

2、面作用特性。利用不同种类，不同含水率的填料与经编土工格栅进行拉拔试验，得到表观摩擦阻力与法向应力的关系。试验表明，在不同的法向应力下，经编土工格栅与土界面呈现不同的破坏模式，当法向应力较小时，呈土工格栅整体拔出破坏；当法向应力达到一定程度时，呈土工格栅纵肋拔出破坏。在两种不同破坏模式下，筋土表观界面摩擦强度与法向应力各自呈线性关系。经编土工格栅整体被拔出破坏时的似粘着力小于纵肋被拔出破坏时的似粘着力，整体被拔出破坏时的似摩擦角大于纵肋被拔出破坏时的似摩擦角。不同性质的土，在不同含水率下，筋土界面的摩擦特性都

3、会不同。(2)通过Plaxis有限元软件对加筋土边坡进行计算，研究在不同坡比、不同边坡土体和基础土体强度、不同筋材刚度、不同界面参数的情况下，筋材拉力的分布规律。计算结果认为加筋边坡的筋材拉力沿边坡高度的分布主要是受边坡和基础的相对强度影响的。当基础强度比较高时，各个坡比下筋材拉力沿坡高呈中部大，上下小的形式分布，整个加筋边坡的筋材最大拉力点出现在边坡中部；当基础土体强度比边坡土体强度低时，筋材拉力沿坡高的呈上部小，下部大的形式分布。(3)假设加筋边坡的破坏经过坡趾，推导了计算筋材拉力的水平条分法公式，并和

4、有限元计算结果进行了比较，为加筋边坡的设计提供参考。关键词：土工格栅，拉拔试验，加筋边坡，极限平衡，水平条分法河海大学硕士学位论文广起到了强有力的推动作用。1．2加筋边坡的特点加筋土边坡既能增加边坡的稳定性，同时又能减少占地拆迁、节约工程造价，是一种安全可靠，具有良好经济和社会效益的边坡稳定技术，故在工程中应用较多【4】。1．2．1加筋土边坡系统的组成加筋土边坡系统主要由加筋材料、面层系统和回填材料三大部分组成。回填土中埋设的水平加筋是为了限制土体的向外运动。植被和柔性的坡面处理是为了阻止边坡表面土的冲刷、

5、坍塌【5】。大部分加筋土边坡采用连续的土工合成材料(土工布或土工网、土工格栅)，也可用分布均匀的微型加筋(如纤维、纱线和格网碎片)。将各种类型的土工合成材料反包在加筋土边坡表面或者不反包，结合绿化植被技术，既可防紫外线，外观又宜人。因为通常使用柔性面层，表面可以承受回填土的沉降、冰冻和解冻、干湿变化引起的变形。因而，可使用比加筋土挡墙要求更低的回填土，回填土一般选用低塑性、粒料土。1．2．2加筋土边坡的加筋机理加筋土边坡加筋作用的发挥主要依赖于筋材拉力的发挥，而拉力的产生与激活主要取决于三方面的因素【5】【

6、6J，即：(1)加筋边坡填料所引起的水平推力。边坡由于土体自重作用，具有一种向下，向两侧运动的趋势，在边坡中加入筋材就是靠筋材的抗拉性能与填土的摩擦作用来限制这种运动趋势。(2)地基土在填土竖向荷载作用下产生的侧向变形；对建在软土地基上的加筋边坡来说，筋材能够承担边坡对地基的一部分水平向推力，从而能显著提高地基承载力。(3)地基土由于固结沉降，使边坡在横截面上受弯，从而产生拱的效应。地基在边坡填料竖向荷载的作用下会产生固结变形，形成固结沉降，在未加筋边坡上，地基表层将产生“锅底状"的沉降变形，于是边坡在横断

7、面上将受弯矩的作用，但是填料不能承受拉力，堤底将产生长拉裂缝。而在加筋边坡中，由于加筋体能够承受拉力，使得土拱能够得到足够的拱脚水平力，可以形成有效的土拱效应，边坡在横截面上就像一根受弯矩作用的梁，而筋体的作用就类似于钢筋混凝土中钢筋一样，承担了拉力，调整了地基的沉降变形，将边坡横截面上的“锅底状’’沉降曲线调整为“平底锅状”，显著减少了沉降和不均匀沉降。土拱效应使得地基所受竖向压力重新分布，增强了边坡的稳定性。2第一章绪论1．2．3加筋土边坡的应用考虑填土费用、公路占地限制等因素，有时可选择修建经济有效的

8、加筋土陡坡边坡。通过通过把多层土工格栅加筋材料埋设在边坡中，提高边坡边缘填土的压实度，减少边坡表面滑塌可能性，同时增加边坡的稳定性。加筋土边坡可视为加筋土挡墙的一种形式，其坡度一般小于70度。在路基边坡中使用加筋材料的主要目的，是在同样的填土条件下修筑比不加筋的边坡更陡的加筋土边坡。稳定性的增加允许新建公路在坚固地基上填筑陡坡，也可代替较缓的不加筋边坡和挡墙，或者在不影响现有道路交通条件下在原边坡上进行路面拓宽。