浅谈土工格栅加筋膨胀土边坡的效果分析

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1、武汉理工大学硕士学位论文土工格栅加筋膨胀土边坡的效果分析姓名：施戈亮申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：孙吉主20090501摘要采用室内大型拉拔试验研究格栅与膨胀土界面的摩擦特性，提出了土工格栅与压实膨胀土的简化界面模型及其参数，结合膨胀土三轴试验结果，采用FLAC3D有限差分程序，对坡率为1：1、高为20m的膨胀土边坡应力与变形进行数值分析，探讨不同加筋方式对边坡的加固效果以及吸湿和风化作用对边坡稳定性的影响，主要研究结论如下：(1)筋土相对位移达到1"一2em时，界面摩阻力出现峰值，峰值后界面平均摩阻力没有明显的软化现象。筋土界面平均摩阻力一相对

2、位移曲线呈理想弹塑性特征。(2)膨胀土的含水量对筋土界面的似粘聚力有显著影响，随含水量升高，似粘聚力急剧降低；而含水量对界面似摩擦系数影响不显著。膨胀土的压实干密度显著影响筋土界面的似摩擦系数，而对似粘聚力的影响不显著；界面似摩擦系数随压实干密度增大而显著提高。(3)选取风化层厚度4m进行边坡加筋效果分析，计算表明：格栅处理深度应穿透大气长期影响的风化层，否则加固作用不明显；当处理深度超过风化层厚度时，增大格栅处理深度对边坡的应力及位移抑制作用增强，边坡安全系数提高52％，关键滑弧位置向土坡深层移动。(4)当格栅穿透风化层且处理深度在2m以内时，土工格栅竖向

3、间距对加筋区应力状态的影响明显，格栅布置越密，加筋区附近的剪应力越小，水平变形也越小。与未加筋相比，加筋间距0．4m和1．2m时时边坡安全系数分别提高约36％、28％。格栅处理深度超过2m时，竖向间距对边坡稳定性影响不大。(5)膨胀土吸湿膨胀能引起坡面较大的水平位移，当吸湿宽度3m时，吸湿区深度越大，边坡水平变形越大。吸湿膨胀过程中边坡剪应力均有一定的增大，其中入渗影响区内增大较明显，并且分布向坡脚处集中，坡面中间部位剪应力等值线大致平行于坡面。(6)边坡坡面表层吸湿时，土工格栅对边坡水平位移的侧限作用随加筋长度的增大而增大。加筋长度越长筋土界面摩阻力越小，

4、格栅对土体的水平侧限作用也增强。筋土界面摩擦应力与格栅长度成反比，加筋层界面发生屈服的位置均位于吸湿区含水量趋于饱和的位置。关键字：膨胀土，土工格栅，拉拔试验，边坡稳定，数值分析AbstractLargescalepull—outtestsareadoptedfirsttostudythefrictionalcharateristicsofgeogridandexpansivesoil，andasimplifiedinterfacemodelofgeogridandcompactedexpansivesoilissuggestedandtherelatedp

5、arametersaregiven．Basedonthetri．axialtestresults．FLAC3Disappliedtonumericallyanalysizestressanddeformationoftheexpansivesoilslopewithsloperateof1：1andheightof20m．Theeffectofgeogriddistribution，moistureabsorptionandweatheringonslopereinforcementandstabilityisdiscussed，someimportantr

6、esultsandconclusionsareasfollows：(1)Theinterfacefrictionalforcecarlreachpeakvaluewhenthedisplacementofgeogridrelativetosoilarrivesat1～2era，andnoclearsofteningoccurredafterpeakfriction．Thecurvesofaveragefrictionforceandrelativedisplacementatinterfacerepresentelasticperfectlyplasticb

7、ehaviors．(2)Thewatercontentofexpansivesoilhasgreatinfluenceontheinterfacequasi—cohesionwhichsharplyreducesaustheincreaseofwatercontent．butnotonquasi-frictioncoefficient．Thedrydensitysignificantlyimpactsontheinterfacequasi·frictioncoefficient，butnotonquasi—cohesion．Theinterfacequasi

8、—frictioncoe伍cientincrease