新型加筋结构界面的特性试验研究

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1、第4期(总第160期)2012年8月中国彳跋z张CHINAMUNICIPALENGINEERINGNo．4(SerialNo．160)Aug．2012DOI：10．3969／j．issn．1004-4655．2012。04．033新型加筋结构界面的特性试验研究杜勇立(湖南省交通规划勘察设计院中南公路建设及养护技术湖南省重点实验室，湖南长沙410008)摘要：通过室内筋材拉拔模型试验，对筋材与土介质的界面摩擦特性进行了详细分析。深入分析了试验中影响界面摩擦特性的主要因素，并深入探讨了土工格栅与红砂岩粗粒土之间的筋土界面特性，为实体工程设计提供必要

2、的数据。关键词：土工格栅；红砂岩土；室内筋材拉拔；试验研究一中图分类号：U414．”3文献标志码：A文章编号：1004—4655(2012)04—0094—02一般筋材与土相互作用机理较为复杂，与筋材的类型、变形特性、形状、几何尺寸和土的性质及上覆压力等有密切的关系。在工程应用中，通常通过直剪试验或拉拔试验等方法来测定加筋土的摩擦特性⋯，但由于这2个试验的机理不同，导致试验结果常常存在较大差异。本文在分析试验本身影响因素的基础上，对土工格栅加筋红砂岩粗粒土进行了不同法向压力作用下的拉拔试验悼]，深入探讨了土工格栅与红砂岩粗粒土之间的筋土界面特性

3、，为实体工程的设计提供必要的数据。1试验概况1．1试验仪器和方法本次拉拔试验是在室内模型箱内进行。模型试验箱尺寸为3．00ITIX0．85m×2．00m，由槽钢、钢板焊接，有足够的刚度。模型箱一侧面为有机玻璃面用以观测试验过程。在模型箱内，每隔0．2m铺设一层筋材，共6层，填料为红砂岩，并根据潭衡西线实体工程的施工要求，保证压实度为93％左右，每层布设了2个土压力盒以测量法向应力。拉拔顺序从上到下。模型箱顶面架设了贝勒梁，与顶面填土均匀接触。竖向用MTS作动器施加法向荷载；水平方向MTS作动器进行应变控制加荷(见图1)。拉拔速率为3mm／min

4、。收稿日期：2012—02—24基金项目：湖南省交通科技项目(200612)作者简介：杜勇立(1973一)，男，湖南双峰人，高级工程师，硕士，主要从事高速公路特殊边坡设计研究。94l3QQJ图1拉拔试验装置示意圈(cm)1．2试验材料拉拔试验的筋材土工格栅，主要技术指标见表l；填料为红砂岩土，主要物理力学性能指标见表2。’表1土工格栅主要技术指标试验尺寸破断伸破断力／长期蠕变强2％延伸率抗拉(长X宽)／mm长率kN．m‘1度／kN·m“强度／kN·m。l200×60<12％≥100t>32≥24表2红砂岩土的主要物理性能指标含水率密度液限塑限黏

5、聚力摩擦角最佳含最大干密度m／％G。”L／％”p／％c，kPa∥(。)水量／％／g·cm一314．652．7434．522．5252118．131．73拉拔时采用2片夹具将土工格栅先夹紧后再施加拉力。为保证土工格栅的每一肋均匀受力，采用足够刚度的表面光滑的圆钢筋横穿在土工格栅的每一肋上，且钢筋表面包裹了1层土工布。2试验成果分析2．1试验成果描述筋土间摩擦特性的定量指标拉拔摩擦因数，是一个重要参数。拉拔摩擦因数，由式(1)计算为中国亏匮z在杜勇立：新型加筋结构界面的特性试验研究2012年第4期厂=詈=熹(1)口。ZDf‘盯式中：r为剪应力，kP

6、a；tr为法向应力，kPa；k为最大拉拔力，kN；6、z分别为筋材的宽和长，m。拉拔摩擦因数／与加筋长度、性状、种类、填土的密实度、上覆压力等因素密切相关。土工格栅的拉拔摩擦因数／与法向应力盯关系见图2。图2拉拔摩擦因数，与法向应力口的关系曲线总的趋势来看，拉拔摩擦因数，均随法向应力盯的增大呈非线性递减，且随着法向应力口的增大，曲线趋于缓和。因此在进行高度较大的加筋土挡墙设计和计算时，应引起重视。为表征筋材对填料本身强度的影响，引入拉拔系数K的概念。定义见式(2)为K=tan(p。z／tanq，=zg缸(2)式中：妒。。为加筋土筋材与填料的界面

7、摩擦角；p为填料本身的摩擦角以为加筋土筋材与填土的界面摩擦因数以=tamp。。；／z为填土本身的摩擦因数，／z=tamp。K反映了加筋土筋材与填料之间相互作用关系。图3为土工格栅与红砂岩的界面摩擦特性拉拔试验曲线，试验成果见表3。3530日生25静京105一10kPA+25kPa+50kPa图3土工格栅拉拔试验曲线表3拉拔试验成果b口筋土筋材黏聚力C／kPa摩擦角咖。／(。)摩擦}14数丘J拉拔系数Kl土工格栅lO．38．6o．15o．392．2试验分析上述试验结果可以从以下几方面进行分析。1)拉拔试验中，填料与筋材的界面摩擦角由2部分组成”]

8、。第一部分为筋材表面与填料的摩擦角；第二部分为填料嵌固在筋材内部，对筋材横肋被动土压力产生的摩擦角。通常，由于筋材表面与填料的接触面积较小，所以第二部