土工合成材料 教学课件 作者 徐超 邢皓枫 5加筋作用Reinforcement.ppt

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1、土工合成材料加筋土与加筋土结构目录概述加筋结构的组成部分土工合成材料加筋机理与试验研究概况加筋支挡结构加筋土挡墙加筋土边坡软土地基上的加筋路堤加筋地基概述加筋土的概念加筋土的应用历史土工合成材料的优点与金属材料相比，耐化学腐蚀性好加筋材料有一定的排水能力质量轻，容易运输和施工造价较便宜主要的加筋结构形式主要加筋土结构形式加筋土的构成加筋材料填土可以将加筋土看成复合土体，并将复合体看成一个整体，加筋与土之间的相互作用表现为内力；更多的时候，是把加筋看作土体内的一个增强体，加筋作用是通过加筋材料与土

2、之间的相互作用（摩擦、嵌锁、限制）来实现的。在加筋土的工程实践中，存在“可用”、“会用”和“精用”不同的档次。用于加筋结构的土工合成材料特种加筋制品土工格栅，土工带，土工网，土工垫，土工格室土工织物织造土工织物，非织造土工织物，复合土工织物土工合成纤维纤维丝，三维合成纤维土工织物土工织物是由纤维、尼龙及聚丙烯形成的合成材料，是可透水的加筋材料，易于施工，造价较低，目前以大量用于加筋工程中。织造土工织物非织造土工织物土工格栅土工格栅具有相对较高的强度、单位重量和弹性模量，主要用于公路、铁路建设工程、

3、加筋挡土墙及其他加筋土工程单向土工格栅双向土工格栅其它加筋材料3D加筋材料加筋土工合成材料的技术要求抗拉强度和伸长率达到设计拉伸强度时的伸长率要小于10%界面摩擦特性加筋材料受到的拉力要通过界面摩擦传递到邻近的土体中蠕变特性在设计使用年限内，不发生过大蠕变变形，更不允许发生蠕变断裂耐久性能抗物理损伤性能和抗化学腐蚀性能对填土的技术要求加筋结构中，填土与加筋材料之间的界面剪切强度是结构稳定的关键所在，因此一般由内摩擦角相对较大的无粘性土组成。加筋结构中采用无粘性土作为填土还有以下几点好处：无粘性土渗

4、透系数大，有利于排水施工方便，容易达到设计要求的密实度在实践中，也有采用粘性土或混合土（如二灰土）填筑的事例使用粘性土需谨慎，并且需要针对性的试验验证采用粘性土的加筋土工程需要做好排水工作加筋机理在土体中加筋，以筋材作为抗拉构件，与土产生相互摩擦作用，限制其上下土体，土体的侧向变形，增强土体的整体性，从而提高土体的抗剪强度。有必要介绍土与土工合成材料之间的应力传递模式。由于加筋材料的几何形式不同，应力传递机制也不尽相同，可以分为：摩擦作用/FrictionResistance嵌锁作用/Passiv

5、eResistance摩擦作用摩擦作用发生在土与加筋材料之间存在相对剪切位移及相应的剪切应力的界面。以摩擦作用为主的加筋土工合成材料主要有土工织物，土工膜，土工条带，以及土工格栅的径向拉筋等嵌锁作用嵌锁作用主要发生在加筋材料的横肋，这部分材料垂直于土与土工合成材料相对位移的方向。这类土工织物主要包括土工格栅的横肋及土工格室等。加筋机理的试验验证通过室内试验，对比加筋土体和未加筋土体的强度，变形特征，剪应变分布特征等，可以说明加筋材料对土体性能的改变情况这里介绍以下三种实验研究方法：三轴剪切试验平面

6、应变压缩试验模型试验三轴剪切试验上世纪70年代，瑞典学者Broms首次利用三轴试验来研究土工织物加筋土的强度特性。主要发现：土工织物放置位置对加筋土强度影响较大。通过几组三轴试验结果，说明土工合成材料加筋机理。砂土——纯净均匀的石英砂，中粗砂加筋材料——非织造土工织物标准三轴试验仪器，试样直径38mm三轴剪切试验三轴剪切试验加筋试样的强度得到很大程度提高加筋土的强度与加筋层数关系密切加筋材料的在轴向变形较大时才发挥作用加筋材料的破坏是渐进破坏模式试样出现应变软化现象三轴剪切试验在剪切试验的初始阶段

7、，体积都稍有减小，即体积压缩。随着剪切过程逐渐发展，试样表现为体积膨胀。对比试样破坏后的体积应变发现，未加筋砂土的体积不再发生膨胀，保持一个恒定值；而加筋砂土的体积则继续增大，并超过未加筋砂土的体积应变值。模型试验该模型试验的目的是研究加筋地基的破坏模式及承载力。主要采用数字照相及相关分析技术，得到加筋地基的位移及应变分布图。试验中采用铝质圆杆模拟平面应变状态下的砂土地基，纸板模拟加筋材料模型试验承压板宽度为0.1m，采用一层水平加筋形式，加筋材料长度0.2m，埋深0.4m。铝质圆杆：单位重度21

8、.85kN/m3内摩擦角25o初始孔隙率20%纸板：抗拉强度2.4kN/m抗弯刚度0.33×10-10kNm2厚度0.01mm模型试验模型试验试验前和试验后加筋地基照片示意图模拟效果好，能够反映加筋材料及地基的变形模型试验承压板垂直位移为5mm时的位移图加筋地基的水平向和垂直向影响范围增大模型试验最大剪应变等值线图加筋地基在水平向和垂直向影响范围扩大模型试验滑动面示意图滑动面下切深度增加，有利于地基的稳定性加筋机理分析土工合成材料加筋机理成果众多，但都不能正确反映加筋的巨大作用目前