生态型包裹式格栅加筋挡墙结构特性探究.doc

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1、生态型包裹式格栅加筋挡墙结构特性探究摘要：以有限差分软件FLAC3D为研究平台，对包裹式土工格栅加筋土挡墙的结构特性进行了研究。首先利用强度折减法分法分析了加筋与否对路堤边坡稳定性的影响，其次对包裹式土工格栅加筋土扌当墙墙内的筋材和坡面外露筋材的受力、扌当墙的侧向变形进行分析，最后以扌当墙侧向变形为评价指标，研究了填料力学性能、加筋长度、加筋间距对扌当墙结构性能的影响。结果表明，加筋可以有效的提高路堤边坡的安全系数，使边坡滑动面向深部转移；挡墙内筋材的拉力分布呈“”形，扌当墙的变形呈鼓肚式，最大侧向变形发生在1/4H的位置；挡墙的侧向变形随填料弹性模

2、量的增加、加筋间距的减小和筋长的增加而减小，存在一个合理的加筋间距和最小安全加筋长度。关键词：包裹式，土工格栅，加筋土挡墙，结构特性1引言传统的加筋土挡墙主要由筋材、填料和面墙所组成［1］。面墙采用混凝土浇注而成或采用预制的混凝土模块现场装配而成。随着人们的环境保护与美化观念的提高，外观如同混凝土重力挡墙的传统中筋土挡墙越来不能适应时代发展的要求。生态型包裹式土工格栅加筋挡土墙是一种无面板的加筋支扌当结构，墙面采用土工格栅反包形成，下层反包的格栅与上层格栅用用连接棒连接以形成一个整体，坡面格格栅与填土间可设置一层生态垫，也可用装满植生土的土工袋堆砌形

3、成植生层，一方面可以有利挡墙坡度的控制，防止松散填土从格栅网孔中漏出和减少雨水对坡面的冲刷，另一方面便于坡面植被生长，快速恢复工程建设对环境造成的伤害。浙江省素有“八山一水一分田”之称，耕地资源极为稀缺［2］。为了有效解决经济发展和有限的土地资源以及环境保护间的矛盾，浙江省交通设计研究院在黄衢、衢南、浦南等高速公路上就大量采用了生态型包裹式土工格栅加筋土挡墙，取得重要的经济、社会和环境效益。现有的关于包裹式土工格栅加筋挡墙的研究基本都是有面板的［3-5］,对这种生态型无面板包裹式土工格栅加筋挡墙的研究还很少。为了对这种新型支扌当结构有更深的了解，本文

4、采用有限差分软件FLAC3D对生态型包裹式土工格栅加筋扌当土墙的结构特性进行了研究。2分析模型2.1工程概况黄衢高速公路某路段位紧临居民区，为了减小征地拆迁困难和减少耕地占用，设计上采用了的生态型土工格栅加筋土挡墙，其断面设计图如图1所示，图2为反包格栅的细部图。该挡墙高11.26m,设计采用聚乙烯土工格栅，要求土工格栅断裂强度不得小于120kN/ni，扌当墙内部共设有11层土工格栅，加筋间距为0・8m,筋长为8m。2.2分析模型以三维有限差分软件FLAC3D软件为研究研究进行分析。将土工袋看到与加筋体内填料具有相同的性质，建立了如图3所示的分析模型

5、。分析时土体的本构关系采用广泛认可的莫尔库仑准则，地基和填料的力学参数见表lo土工格栅采用只能受拉不能受压的geogrid单元进行模拟，其筋土界面关系通过耦合弹簧进行模拟。geogrid单元的力学参数如表2所示。3生态型包裹式格栅加筋土扌当墙的结构特性2.1加筋与否对路堤边坡稳定性的影响由于路堤边坡较高而且很陡，其安全系数是工程设计的主要目标之一。为了比较加筋与否对路堤边坡稳定性的影响，采用强度折减法对加筋与不加筋条件的边坡安全系数进行了求解。强度折减法是近年来岩土工程领域求解安全系数的主要方法之一，其方法是采用一个从小到大折减系数对岩土体的抗剪强度

6、、进行折减，当岩土结构达到极限状态时，即为安全系数［6］。(1)借助FLAC3D提供的FISH语言，笔者编写强度折减法在FLAC3D中实现的FISH函数。采用强度折减法计算后的不加筋与加筋路堤边坡的剪应力应变云图分别如图4和图5所示。对比分析可知，未加筋时路堤边坡的安全系数为0.92,路堤处于极限状态，发生滑塌的可能性很大。而加筋间距为0.8米，加筋长度为8米时的路堤边坡的安全系数为1.84,满足《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)对路基边坡稳定性的要求。可见在土体中加入土工格栅后使得路堤边坡的安全系数有了很大的提高。对比两图中破坏面的形状

7、和位置可以看到，在土体中加入筋材极大的改变了挡墙内部的应力应变场，潜在滑动面的位置明显向挡墙内部移动。3.2格栅受力分析图6为格栅筋材的拉应力分布云图，从图中可以看出，筋材的拉应力分布并不均匀，在挡墙内形成一个椭圆形的高应力区。利用FISH语言将各层筋材的拉力输出并规格化后绘制在同一图中，如图7所示。可见，各层筋材的拉应力分布均呈“”形，但峰值所在位置不同，随筋材所在高度的增加，峰值向墙内转移。将各层筋材拉力峰值所在位置相连即可得挡墙的潜在破裂面，如图7所示。可见，最大拉力位置的连线基本上呈一直线。这说明这种无面板生态形土工格栅包裹式挡墙的潜在破裂面

8、更接近于朗肯破裂面。这一结论与传统加筋土挡墙的对线螺旋线型或规范中常用的0.3H破裂面有较大的差异。主要的原