土工格栅在高速公路填挖过渡段的应用.pdf

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1、307—_313．20lO地质学刊第34卷第3期doi：10．3969／j．i嘲．1674-3636．2010．03．307土工格栅在高速公路填挖过渡段的应用严刚(江苏南京地质工程勘察院，江苏南京2l0041)摘要：分析了土工格栅的独特性能和应用机理，结合土工格栅在处治高速公路填挖过渡段不均匀沉降中的工程应用，论述其对减少填挖过渡段路基总体沉降和降低不均匀沉降作用。关键词：土工格栅；填挖过渡段；沉降中图分类号：P642．26；TU478文献标识码：A文章编号：1674—3636(2010)03一0307—07O引言我国高速公路的发展历史还比较短，在

2、此过程中也暴露了很多问题，路面破坏、路基沉降等影响到行车安全和舒适，同时也影响到行驶车辆本身的使用寿命，对经济及社会都造成了一定的损害。土工格栅是一种新型的土工合成材料。与其他土工合成材料相比，它具有独特的性能与功效，因此，国外的道路工程中大量采用了土工格栅加筋路基路面。近几年，土工格栅在我国高速公路的建设中得到了广泛的应用。加筋、防护、过滤、排水、隔离是土工格栅的基本使用功能，在高速公路的软基处理、路基加筋、台背回填、新老路相拼接、过滤排水、路基防护等方面得到了广泛的应用。1土工格栅的性能土工格栅是聚合物材料经过定向拉伸形成的具有开孔网格，较高强

3、度的平面网状材料。它以聚丙烯、高密度聚乙烯或者其他高分子聚合物为原料，加入一定量的抗紫外线辅助剂，经热熔、挤出、拉伸等新工艺生产而成。它在制造过程中经过定向拉伸，使聚合物分子沿拉伸方向排列，加强了分子间的连接力，具有很高的抗拉强度、柔性、延展性和高抗疲劳I生能，还具有很强的抗土和地下水的化学腐蚀性、耐霉性等特点。由于网眼的作用，它与颗粒材料间的联锁能力很强，并能制约颗粒材料的横向移动。2土工格栅的功能土工格栅所以能在各项工程中得以广泛的应用，主要是由于土工格栅本身功能所决定的。根据土工格栅特性，其主要功能有隔离作用、加筋作用、保护作用。现分述如下。

4、2．1隔离作用将土工格栅放在两种不同的材料之间或同一材料不同粒径之间，以及土体表面与上部建筑结构之间，使其隔离开来。当受外部荷载作用时，虽然材料受力互相挤压，但有土工格栅在中间隔开，可以保证材料不互相混杂或流失，从而保持材料的整体结构和功能(图1)。隔离用的土工格栅必须有较高的强度来承受外部荷载作用时而产生的应力，保证结构的整体性。2．2加筋作用土工格栅可作为软弱地基的加固补强材料。由于土工格栅具有较高的抗拉强度，将其埋置在土体之中，可增强地基的承载能力，同时可改善土体的整体受力条件，提高整体强度和建筑结构的稳定性。较多地应用于软弱地基处理、陡坡、

5、挡土墙及边坡稳定方面(图2)。收稿日期：2009一09—08；修订日期：2010一05～ll；编辑：侯鹏飞作者简介：严刚(1976一)，男，工程师，硕士，主要从事岩土工程勘察工作地质学刊20lO年9月格栅㈣加筋陡坡(c)边坡修补(d)软土地基上的路堤图2土工格栅加筋2．3防护作用土工格栅可以将比较集中的应力扩散予以减小，也可由一种物体传递到另一物体，使应力分解，防止土体受外力作用破坏，起到对材料的防护作用。亦即将土工格栅置于两种材料之间，当一种材料受集中应力作用时，另一种材料不被破坏。格栅与土壤颗粒之间具有独特的相互作用，它是一种十分有效的加筋材料

6、。由于这种材料具有良好的工程特性，土工格栅作为复合工程材料的一种在土木工程领域得以广泛应用。3土工格栅应用的基本原理利用土工格栅处理路基，以减少不均匀沉降的产生，首先应对加筋原理及其作用机理有一个清晰、全面的认识。土工格栅应用的基本原理一般可归纳为2种解释，即摩擦加筋原理和准粘聚力原理。3．1摩擦加筋原理摩擦加筋理论也称为锚固理论。将加筋土视为锚固系统(图3)，墙体破坏会产生主动区与稳定区。破坏棱体ABc(主动区)的水平推力被稳定区筋土之间的摩阻力所平衡，整个土体的稳定性得以保证。现取加筋土中一微分段以来进行分析(图4)。朗金破裂面BA图3加筋土结

7、构与受力分析Ⅳk———L——◆l图4摩擦加筋原理设由主动区土的水平推力在该微分段拉筋中引起的拉力为d丁=L一疋(假定拉力沿拉筋长度呈非均匀分布)，压住拉筋的土重为法向力Ⅳ，土粒与拉筋之间的摩擦系数为／U=tgp)，6为拉筋的宽度，如果2·Ⅳ·厂·6·血>dr(1)则筋一土之间就不会产生相互滑动。如果每一层拉筋均能满足式(1)要求，则整个加筋土结构的内部稳定性即可得到保证，从而也就不会出现图3所示的破裂面AB。摩擦加筋理论由于概念明确、简单，因此在高模量(如金属带加筋)加筋土的实际工程中得到较广泛的应用。3．2准粘聚力原理准粘聚力原理又称为复合材料理

8、论，填土与加筋结合为各向异性的复合材料。将加筋砂圆柱土样与未加筋砂圆柱土样进行三轴对比试验可发现，如果未加筋砂土样在盯。及