土工织物加筋土三轴试验模拟研究

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1、上海交通大学硕士学位论文土工织物加筋土三轴试验模拟研究姓名：纪刚申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王建华20040201摘要土工织物加筋土三轴试验模拟研究摘要目前，加筋土已经较多地应用于建筑挡土墙、陡坡、路堤和浅基础地基的处理，虽然加筋土在实际工程中已得到广泛的应用，但是加筋土的加筋作用机理、本构关系以及理论计算方法距实际工程应用尚有较多的方面需要研究和完善。国内外不少学者在加筋土的理论研究工作中取得了许多有价值的研究成果。对加筋土进行理论研究的方法很多，譬如室内三轴试验、直剪试验、拉拔试验和模型试验，还可以在

2、现场进行载荷试验，虽然各种试验方法是进行加筋土理论研究的重要手段，但是整个试验操作过程往往比较繁琐，历时也比较长，因此作者采用数值模拟的方法来进行加筋土的理论研究。本文的主要研究内容是用有限元方法对无筋土和加筋土进行固结排水三轴试验模拟。填料分别为砂土和粘性土，并且这两种材料都符合莫尔－库仑破坏准则，加筋材料选用土工织物。加载方式为每次施加1mm的轴向位移，即0.5％的轴向应变。通过试验数据得到筋材的层间距、筋材的拉伸弹性模量、土的物理力学性质和筋材的铺设位置是影响加筋效果的四个主要因素，并将影响加筋效果的两个最主要因

3、素也是描述筋材的两个基本参数(筋材的层间距和筋材的拉伸弹性模量)引入邓肯－张双曲线模型来表示加筋砂土的本构关系，最后对加筋机理在宏观和微观上进行了一些探讨，并且和其他学者通过加筋土三轴试验得到的试验结论进行了对比，得到了比较满意的结果。本文的另外一项研究内容是探讨了土工织物加筋土等效弹性参数的分析计算。在加筋土的理论分析中，可以将由土和加筋材料组成的加筋土视为等效的横观各向同性体，计算得出此横观各向同性体的弹性参数，然后在工作荷载条件下通过积分变换或有限元法来计算其应力状态和变形情况。在上述分析过程中，怎么样确定横观各

4、向同性体的弹性参数是解决问题的关键。因此，把加筋土视为只有两种不同性质材料组成的多层复合材料，并且分两种情况进行讨论：①土和加筋材料均视为横观各向同性体；②土和加筋材料均视为各向同性体，然后把成层土体的等效弹性参数作进一步引申和简化，这样就可以得到横观各向同性复合体的6个弹性参数。关键词：加筋土，三轴试验，加筋机理，等效弹性参数，横观各向同性I摘要STUDYONGEOTEXTILEREINFORCEDSANDBYTRIAXIALCOMPRESSIONTESTWITHFEMABSTRACTNowadays,therein

5、forcedsoilhasbeenwidelyappliedtoretainwall,steepslope,roadbedandgroundtreatment.Althoughsoilwithreinforcementhasbeenusedinmanyprojects,theresearchofreinforcementmechanism,stress-strainrelationshipandtheoreticmethodsisnotsystemicandprofound.Somescholarsathomeanda

6、broaddidmuchtheoreticresearchonreinforcedsoilbytriaxialcompressiontest,andfoundsomevaluableresearchresults.Triaxialcompressiontestisabsolutelynecessaryfortheoreticresearchonsoilwithreinforcement.However,becauseofthecomplexityofthetestoperationandthedistinctresul

7、tsbydifferentpeopleunderthesametestcondition,thefacticityandreliabilityofthetestconclusionisnotensured.Thispaperintroducesatriaxialcompressiontestonsoilreinforcedgeotextileandsoilwithoutreinforcementusingthefiniteelementmethod.Theresultsshowthatthespacebetweenla

8、yers,theelasticmoduliofreinforcementstretch,thephysicalmechanicpropertiesofsoilandthelocationofthereinforcingmaterialarethefourkeyfactorsaffectingthereinforcementeffe