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          格賓網加筋紅層軟巖土石混填路堤力學行為的現場測試與數值模擬

          時間:2016-11-13 14:25:14 | 來源:晟江格賓網 | 作者:晟江格賓網 552

            摘要:為掌握格賓網加筋紅層軟巖土石混填路堤的力學行為,通過加筋路堤現場測試研究路堤土壓力、路堤內部潛在破裂 面、格賓網筋材和石籠墻面變形等力學行為,并結合FLAC}D數值模擬,分析格賓網加筋問距、加筋長度、地基土的壓縮模 量、強度指標及路堤填料壓實度變化對其力學性狀的影響,F場測試表明:格賓網拉應變沿路堤橫斷面非均勻分布,路堤內 部潛在破裂面近似“改進雙線段簡化破裂面”;石籠面墻在墻背平面內類似梁彎曲變形,在墻背平面外以向外鼓脹變形為主; 墻后同一標高處填土豎直土壓力呈非均勻分布;墻背實測水平土壓力與墻高呈非線性關系,路堤填筑高度大于7.5 m時,墻 背水平土壓力接近朗肯主動土壓力值。數值模擬表明:加筋問距及長度變化對路堤側移的影響明顯大于對沉降的影響,格賓 網豎向加筋問距宜為0.5}-1.0 m,水平加筋長度宜為0.7H}-1.OH;地基土壓縮模量改變對路堤沉降有較大影響,為控制路堤 小均勻沉降,地基土壓縮模量宜大于5 MPa;為控制墻面側移增長速度,地基土薪聚力小小于15 kPa;紅層軟巖土石混填路 堤填料壓實度宜控制在93%以上。
           
            引言
           
            路堤采用經過破碎或風化的紅層軟巖填筑,填 料經壓實后即為紅層軟巖土石混合體。目前,紅層 軟巖土石混合體已被應用于我國鐵路和公路路堤修 筑[t-2]。為改善紅層軟巖土石混填路堤開裂、穩定性 不佳及不均勻沉降等病害給行車安全性和舒適性造 成的極不利影響,有關研究人員利用了加筋技術加 固紅層軟巖土石混合體。孫喬寶等[m提出紅砂巖公 路路堤病害的土工格柵加筋處治措施;喻澤紅[[4] 徐望國[f51等通過室內剪切試驗分別得到土工合成材 料和土工格柵加筋紅砂巖風化土的強度與變形特 性;蔣建清等[f}l通過室內大三軸試驗研究格賓網加 筋紅砂巖粗粒土的強度和變形特性;黃向京等f}-81 研究了格賓材料在紅砂巖粗粒土中的拉拔特性和承 載特性;蔣建清[f}l、李的}to}等基于抗震試驗和FLAC;D 數值動力分析,得到格賓加筋紅砂巖粗粒土擋墻的 抗震性能和地震動力特性;Lin等[of]通過室內模型 試驗獲得格賓加筋紅砂巖粗粒土擋墻在重復荷載作 用下變形特性。
           
            可見,目前主要采用土工合成材料、土工格棚 等傳統加筋材料及格賓網新型筋材對紅層軟巖土石 混合體進行增強加固處置。其中,格賓網是鍍鋅戴 鍍高爾凡并覆塑的低碳鋼絲經機器編織而成的六邊 形雙絞合金屬網面,將其置于土體內部用以加固士 體是一種新型的土工加筋技術[12]。文獻[[6, 12]表明, 與傳統土工格柵加筋方案相比,格賓網加固紅層斬 巖土石混合體獲得了更好的強度特性、更佳的約束 路堤土體變形的能力。然而,由于對格賓網加筋紅 層軟巖土石混填路堤力學行為缺乏系統研究,目前 國內尚無相關的規范、規程指導設計與施工,可供 參考的研究資料仍相當醫乏。為此,本文結合格賓 網加筋紅層軟巖土石混填路堤原位試驗和FLAC;I 數值模擬分析,研究格賓網筋材變形、路堤內部港 在破裂面、路堤豎向土壓力、水平土壓力、石籠t 面變形等力學性狀,并分析地基土的壓縮模量和強 度指標及路堤填料壓實度變化對格賓網加筋紅層斬 巖土石混填路堤力學行為的影響,為格賓網加筋紅 層軟巖土石混填路堤的設計和施工提供重要參考。
           
            2試驗路堤概況及FLAC3D數值模型
           
            試驗路堤概況及觀測點布置
           
            某高速公路地貌以丘陵地貌為主,微地貌為沖洪積平原,其部分路段采用了格賓網加筋紅層軟巖土 石混填路堤結構。試驗路堤下部為含石籠(格賓網箱 內填充石塊)面墻的格賓網加筋土結構(見圖1(a)), 上部為坡面格賓網反包的格賓網加筋土結構(見 圖1(b)),F場測試元器件布置方案如圖1(c)所示, 從距石籠面墻內側1.2 m處開始,每隔1.2 m在格 賓網上沿垂直于路堤中線方向安裝一個柔性位移 計;沿垂直于路堤中線方向,距石籠面墻內側0.8}- 1.0 m處開始每隔1.5 m在相應標高處土層內埋設一 個豎直土壓力盒;在每個石籠背面安裝一個水平土 壓力盒;在路堤上、中、下選擇3個石籠,分別在 其與路堤填土接觸的背部布置4個柔性位移計監測 其水平和豎直方向上的變形(見圖1(a), 1(c));在 路堤坡面上、中、下分別取點監測路堤坡面位移。
           
            格賓網筋材變形分析
           
            格賓網筋材沿筋長方向的變形隨路堤填筑進度 變化規律如圖3所示。由圖可以看出,隨著填土高度的增加,格賓網筋材拉應變呈逐漸增大趨勢,路 堤填筑初期格賓網拉伸變形增長速度快、后期增長 慢,停止填土后趨于穩定。這主要是由于填土高度 增加后,格賓石籠面墻所受水平土壓力增加,使得 墻后格賓網筋材與填料之間的相互作用效果逐漸發 揮,在格賓網內產生足以平衡石籠面墻所受增量水 平土壓力的筋材拉力,使得格賓網筋材拉應變有一 定幅度增長。
          格賓網
          格賓網廠家

            石籠在墻背平面內豎直方向受到壓 縮,水平方向的變形以受壓為主,但亦有受拉情況 出現,這主要是由于石籠沿公路縱向的沉降不均勻 以及水平土壓力分布不均勻等引起的。例如,第7 層石籠背面上部纖維以受壓為主,其下部纖維以受 拉為主,這類似于受彎梁的變形特征。石籠在墻背 平面外的變形以向外鼓脹為主。
           
            (1)路堤填筑初期格賓網拉伸變形增長速度快、 后期增長慢;格賓網拉應變沿路堤橫斷面非均勻分 布,存在一個或多個峰值點。格賓網加筋紅層軟巖 土石混填路堤內部潛在簡化破裂面上線段傾角與墻 面傾角相等、上線段頂點距離墻頂的水平距離為 0.4H C H為墻高),下線段起于墻趾、與上線段的交 點距墻底的豎直距離為0.4H。
           
            (2)石籠面墻在填土荷載作用下在墻背平面內 類似梁彎曲變形,在墻背平面外以向外鼓脹變形為 主。
           
            (3)隨路堤填筑高度增加,路堤同一標高處填 土豎直土壓力為非均勻分布,石籠面墻背附近土壓 力偏小,在格賓網筋材中部、后部土壓力偏大,形 成一個或多個豎直土壓力峰值點。隨路堤填筑高度 增加,路堤水平土壓力沿墻高非線性分布,墻背水 平土壓力上部小、下部大,當路堤填筑高度在7.5 以上時,墻背水平土壓力接近朗肯主動土壓力值。
           
           。4)隨看加筋長度增加和加筋間距減小,路堤 的沉降和石籠墻面側移呈減小趨勢。水平加筋長度 變化和豎向加筋間距變化對路堤側移的影響明顯大 于對沉降的影響。為控制路堤的側移和沉降,格賓網。
           
           





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