高速公路高填方路堤中土工格栅的性能研究

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1、高速公路高填方路堤中土工格栅的性能研究　　摘要：路基是高速公路的基础，路基的稳定是公路运营安全的前提，尤其是高填方路基路段，如何保证高填方路堤的稳定与安全是广大公路建设者亟需解决的课题。本文以河北邢汾高速为背景，研究了土工格栅的作用机理以及在高填方路堤施工中的应用，并使用ANSYS进行模拟，对比分析结果，得出有用结论。　　关键词：高填方路基，土工格栅，沉降，ANSYS　　Abstract:Thefoundationisthefoundationoffreewayroadbed,thestabilityisthepremiseofhighwayoperati

2、onsafety,especiallythehighfillsubgradesection,andhowtoguaranteethehighembankmentstabilityandsecurityisabroadroadbuildersneededtoresolvetheissue.ThisarticletaketheHebeiXingFenexpresswayasbackground,studiesthegeogridmechanismaswellasinhighembankmentconstructionapplication,anduseANSY

3、Stosimulate,comparativeanalysisoftheresults,drawusefulconclusions.　　Keywords:highembankment,geogrid,settlement,ANSYS　　　　中图分类号：TU528.2文献标识码：A　　0前言9　　邢汾高速公路起点位于京港澳高速公路邢台南互通南侧，途经邢台市开发区、沙河市、桥西区和邢台县，终止于冀晋省界，全长83.511公里，按全封闭、全立交、双向四车道标准建设。路线从东向西分为平原区、丘陵区、山区，东西部高差1100多米。由于该项目横穿太行山主峰，东难西险，

4、地形复杂，施工难度大。高填方路堤施工路段较多，控制高填方路段的沉降变形，保证行车安全显得尤为重要。　　本文主要从理论层面研究土工格栅在高填方路堤中对其沉降及变形的影响，给出可靠的分析数据，说明土工格栅在高填方路堤使用中防止过度沉降变形的必要性。　　1土工格栅的加筋作用机理　　目前土工格栅作为一种新型的加筋材料在工程中应用已日趋广泛，它能弥补天然岩石材料抗拉性能不足的缺点，例如可有效地分配扩散荷载，提高路基的稳定性和承载力，延长使用寿命；防止路基材料的流失造成的路基变形、开裂；提高挡土墙的承载能力；在公路的路基和面层中加入土工格栅，还可以降低弯沉，减少车辙等

5、等。　　土工格栅主要通过土工格栅材料的拉力来实现其加筋作用，是一种良好的路用加筋材料，是防止路堤沉降的一个有效的方案。土工隔栅的加筋作用具体体现在一下三个方面：　　（1）承担水平荷载推力，提高地基承载力　　（2）增大地基土的约束力，提高竖向承载力对于未加筋路堤的约束　　（3）抑制土拱效应，减小路堤沉降　　2室内试验研究　　加筋的研究，从室内试验方面着手，主要研究筋土界面特性，“9筋土界面是由土工合成材料与土之间的接触面，以及相邻土体中存在的一定厚度的剪切带组成”。加筋土界面特性室内试验主要有：直剪试验、拉拔试验、三轴试验等。　　对土工格栅与填料的界面特性研

6、究，采用拉拔试验机，填土采用邢汾高速L9标段某断面填土；筋材分别采用类型和型号不同的2种高密度聚乙烯（HDPE）单向拉伸土工格栅EG90R和聚丙烯（PP）单向拉伸土工格栅TGDG80，钢塑复合和聚丙烯（PP）2种双向土工格栅。　　研究在直剪试验条件下，土工格栅种类、试验填土含水量对筋土界面特性的影响；在拉拔试验条件下，不同压实度和不同格栅类型对筋土界面特性的影响，并比较总结试验结果，为加筋路堤稳定性计算提供参考依据。　　通过室内直剪试验和拉拔试验，研究了不同因素对加筋土筋土界面特征的影响，得出以下结论：　　1、通过增大格栅表面的垂直压力，格栅与填土之间的接

7、触面摩擦作用增大，产生的摩擦阻抗力随垂直压力的增大而增大。　　2、加筋材料类型的选择，对界面摩擦系数的影响难以判断，然而加筋后其筋土界面的界面摩擦角要小于填土自身的内摩擦角。　　3、含水量对界面强度参数的影响表现在对筋土界面摩擦系数方面　　4、土工格栅的抗拉性能可分为三个阶段：初始阶段，拉拔力随拔出位移的增大而迅速上升；发展阶段，拉拔力随位移增大达到峰值阶段；破坏阶段，整个土工格栅都处于残余阻力状态，拉拔力随位移增大而保持基本不变。9　　5、界面粘聚力与界面摩擦系数随着压实度的提高而增大，填土的压实度对加筋土工程影响重大。　　6、格栅网孔对填土有嵌固和咬合

8、作用，增大了筋土界面粘聚力，横肋对筋土界面摩擦角影响不大。　　3A