土工格栅加筋土技术在土石坝坝坡加固中的应用

本文介绍了加筋土技术在土石坝除险加固工程中的应用,并与传统的土石坝除险加固技术进行了对比分析。通过对两种不同的坝坡加固处理方法的有限元计算和技术经济性的比较分析,验证了土工格栅技术在土石坝坝坡加固应用中具有的便于施工和安全经济等优势。本研究对坝坡处理措施的选择具有一定的参考价值。     

土工格栅加筋土技术在土石坝坝坡加固中的应用

本文介绍了加筋土技术在土石坝除险加固工程中的应用,并与传统的土石坝除险加固技术进行了对比分析。通过对两种不同的坝坡加固处理方法的有限元计算和技术经济性的比较分析,验证了土工格栅技术在土石坝坝坡加固应用中具有的便于施工和安全经济等优势。本研究对坝坡处理措施的选择具有一定的参考价值。     

土工格栅加筋土三轴试验研究

通过时玻璃纤维土工格栅加筋土体的三轴试验研究,分析不同加筋层数、不同围压对试样应力应变关系曲线、抗剪强度的影响.试验结果表明:加筋作用效果随着轴向应变的增大而增强;同一种加筋材料,加筋层数越多.加筋效果越明显;加筋使得试样具有一定的延性,并能显示出很强的后期效应;在低围压的情况下.采用加筋的方法来提高土的强度更为合理、...     

格栅加筋土工作机理的试验研究

加筋土的设计理论落后于工程实践,为了改变这种现状,必需弄清加筋机理。采用大型叠环式剪力仪进行了土工格栅的拉拔试验,分析了格栅与填土之间界面的特性,它是了解加筋作用的关键。研究表明,界面产生了2方面的影响：界面本身的摩阻力对土体侧向变形的约束作用增强了土体抗变形的能力;界面对筋材两侧一定范围内土体的应力状态进行了改变。前者可称为直接加筋作用,后者可视为对土体的间接加固作用。这种间接加固是由于界面受剪时扰动了界面两侧一定范围土体内的颗粒,促使加筋土体强度的增大。试验测得了这种影响范围的大小,它有助于确定筋材布置的合理间距。同时进行了仿真的数值分析,加强了对上述加筋机理的认识。通过三轴试验,对由筋材、填土和界面组成的加筋土体的整体性状也进行了研究。上述成果将为建立合理的设计方法提供理论依据。     

吸湿条件下土工格栅加筋膨胀土边坡稳定分析

正在设计中的中国南水北调中线工程有约340km的渠段通过膨胀土(岩)地区,拟采用土工格栅加筋膨胀土开挖料处理膨胀土(岩)渠坡.为研究吸湿条件下土工格栅加筋的效果,基于土工格栅与压实膨胀土间相互作用的试验结果.以及提出的膨胀土吸湿变形的模拟方法,对土工格栅加筋膨胀土边坡的应力与变形进行了数值分析.采用Mohr-Coulomb模型模拟膨胀土,线弹性模型模拟土工格栅;并采用理想弹塑性模型模拟土工格栅与压实膨胀土间的界面.研究了土工格栅与膨胀土的界面和压实膨胀土的强度参数,以及土工格栅的弹性模量等因素对加筋效果的影响.研究结果表明:土工格栅与压实膨胀土间界面的强度参数对加筋效果的影响较大;而采用相同的加筋参数,填土的强度参数对坡体的水平变形影响不大;土工格栅的弹性模量越大,对边坡变形的约束作用越明显.     

加筋土高边坡的有限元分析

针对某土工格栅加筋土高边坡的初步设计断面进行有限元计算分析,改变回填土变形模量、泊松比以及土工格栅的变形模量进行计算。计算结果表明:土工格栅最大轴力的大小在每级边坡内部沿竖向的分布近似成三角形或梯形,在整体上的分布则呈锯齿形,轴力突变主要发生在两级边坡相邻的位置。回填土变形模量的变化对填筑体竖向位移的影响较大,而对水平位移的影响相对较小,较小的回填土变形模量会导致边坡位移增大以及格栅轴力增加,但对其分布基本没有影响;格栅变形模量的变化主要影响格栅轴力的大小,格栅变形模量降低时轴力会相应降低,变形模量增加时轴力也会相应增大。在实际工程中适当降低筋材的变形模量,有利于减小筋材受力,降低筋材破坏的风险。     

加筋土结构内部稳定分析计算的新思路

针对加筋土挡墙工程设计方法中存在的问题,从有限元计算分析的思路出发,研究分析了加筋土结构内部抗剪强度分布特征,提出了用强度代换的方法通过有限元手段分析加筋土结构内部应力和应变的一种新思路,称之为等效强度方法。认为由加筋材料和被加筋土体构成的结构为复合材料结构,并从复合材料的观点对其中土体和筋材的应力与应变关系进行了分析,阐述了应用等效强度法分析加筋土挡墙内部稳定性的新方法。     

地震作用下土工格栅加筋高土石坝的稳定性分析

针对拟静力法得到最小安全系数评价边坡稳定性的局限性,通过有限差分软件FLAC^3D的二次开发平台,用FISH语言开发一个安全系数时程的计算方法。建立三维模型,使用修正的Mohr-Coulomb本构模型,通过安全系数时程分析土工格栅加筋高土石坝的坝坡稳定性。改变格栅的材料强度、格栅长度以及格栅的铺设间距等参数,研究格栅参数对安全系数的影响,确定土工格栅的最佳铺设方法。结果表明:动力安全系数时程图不仅可以从时程上分析安全系数,还可以分析坝坡破坏的起始时间;土工格栅弹性模量为2.5 GPa、满铺间距为4 m时加固效果最佳。根据模拟结果提供的土工格栅铺设方法加固双江口堆石坝,对比可研报告,模拟结果与报告规律基本一致,验证土工格栅铺设方法的合理性,模拟效果较好。     

土工格栅加筋土回填的板桩码头优化设计

为了对使用土工格栅加筋土回填的板桩码头进行合理设计,通过建立数值模型,利用梁单元结合接触面单元来模拟土工格栅,分别对设计高水位和设计低水位两种工况,土工格栅加筋土回填和普通土回填的板桩码头进行计算,得到两种设计方案的板桩码头的板桩最大正负弯矩、锚杆的最大拉力以及板桩桩顶位移。工程竣工后对码头各结构段位移观测点和钢拉杆上的应变片的监测结果与计算结果基本吻合,表明数值方法是有效和合理的,可为今后类似工程设计提供参考。     

山区复杂地形条件下超高土工格栅加筋土路堤的稳定性分析

在山高坡陡、地形地质条件复杂的山区修建土工合成材料加筋土路堤是一个很大的挑战。结合某公路建设中利用隧道开挖弃土修筑的50 m高土工格栅加筋土路堤, 探讨了在山区复杂地形条件下加筋土高陡路堤面临的工程地质水文地质问题, 采用极限平衡法对加筋土路堤典型断面进行了计算分析, 对可能采取的对应工程措施进行了讨论。基于计算结果, 阐述了增设坡底支撑墩、岩层锚杆, 调整加筋层间距和长度等增强山区加筋土路堤的稳定性和控制变形能力的工程措施。施工及监测结果表明, 该土工格栅加筋土路堤工作稳定, 所采取的工程措施达到了预期的目的。     

动力荷载作用下河道淤泥气泡混合土的变形特性试验

为了解河道淤泥气泡混合土(FMLSS)在动力荷载作用下的变形特性,采用室内动三轴试验研究了围压、含水率、水泥掺入量和气泡含量对FMLSS动变形特性的影响。试验结果表明:FMLSS的动应力应变关系曲线符合双曲线关系,在一定的动应力作用下,动应变随围压和水泥掺入量的增大而减小,随含水率和气泡含量的增大而增大;当动应变相同时,FMLSS的动弹性模量随围压和水泥掺入量的增大而增大,随含水率和气泡含量的增大而减小,动弹性模量与动应变的关系曲线为平缓衰减型;含水率和水泥掺入量是影响FMLSS变形特性的主要因素。     

素水泥土及纤维水泥土动力特性试验研究

利用动三轴试验仪对温州地区水泥土进行了试验,研究结果显示:(1)水泥土试样的动应力-动应变曲线、动弹模-动应变曲线均符合双曲线形式,水泥掺量对水泥土动应力的影响最为明显,水泥掺量、纤维掺量、动荷载频率对水泥土动弹模的影响非常明显。(2)随着水泥掺量、动荷载频率的提高,水泥土样发生破坏时的动应变明显变小;随着纤维掺量的提高,水泥土样发生破坏时的动应变明显变大,掺入适量的纤维可以提高水泥土的塑性;当应力水平超过水泥土的"临界动应力"时,水泥土的塑性变形急剧增大直至土体破坏。(3)工程设计时,应控制上部结构传下的总应力不大于加固土体处的临界应力,且应避免荷载频率与水泥土体的固有频率相近。     

坝–基动力相互作用的高阶时域模型

采用有限元法模拟近场有限域、采用基于比例边界有限元法的高阶透射边界模拟远场无限域，建立了一种新颖的坝–基动力相互作用的时域模型。高阶透射边界是采用改进的连分式法求解无限域动力刚度矩阵而建立的，在时域里表示为一阶常微分方程组。它能精确满足无限远处的辐射阻尼，具有全局精确、时间局部和收敛速度快等优点。将近场有限域和远场无限域通过交界面上的相互作用力向量进行耦合，通过联立有限域和无限域的运动方程，建立了坝–基耦合系统的标准动力学方程，采用直接积分法进行求解。该耦合系统的稳定性取决于其系数矩阵的广义特征值问题；如果出现不稳定情况，采用移谱法以消除虚假模态。两个算例结果表明该算法在时域里具有良好的计算精度和效率。     

室内土动力测试研究进展

对主要的室内土动力测试仪器及其特点进行总结;指出室内土动力测试的研究方向与重点是试验研究材料的扩大与延伸、复杂应力状态下土动力特性研究、小应变下土动力参数的求取、土的动强度和液化及动力参数影响因素的探讨4个方面;对动强度与液化基本概念作了较深入的探讨;指出目前已提出的动本构模型主要有黏弹性、弹塑性和内时动本构模型3类,其中在土体动力分析中应用最广的是等效非线性黏弹性模型.     

大气作用下膨胀土边坡的动态响应数值模拟

采用热湿耦合非等温流方程,结合实际蒸发和植物蒸腾的边界条件,通过考虑水分迁移所引发的非饱和土应力变形行为,建立了大气-非饱和土相互作用模型。采用该模型,分析了在气候变化条件下,不同坡比和不同覆盖条件下非饱和膨胀土边坡的各种动态响应。计算结果表明,该模型能较好分析计算非饱和土表层的蒸发量及草皮对边坡土层含水率和变形的影响;采用分阶段变渗透系数的方法,能有效反映出降雨入渗和蒸发蒸腾过程中膨胀土所表现的不同渗透特性;而边坡的安全系数随气候变化而波动,降雨时边坡的稳定性比蒸发时低,蒸发可提高表层土体吸力,草皮覆盖亦有利于边坡的稳定性。     

三维流体固体动力耦合模型研究

流体固体动力耦合是众多工程领域的重要问题。由于流体与固体动力特性的巨大差异,二者的耦合研究异常困难,尤其是三维领域的研究更加复杂。本文分析了三维流体、固体接触界面上的运动状态,提出并采用流体固体接触界面的无限点对模式,模拟流体固体的动力相互作用。并利用广义变分原理结合Lagrangian乘子法,引入流体固体接触面约束条件,建立了三维不可压缩流体与固体动力耦合统一分析的理论模型,继而推导了耦合后的动力有限元求解方程,首次将流体与固体动力耦合内力作为未知量求解,使耦合后的流体与固体域的瞬态动力响应从同一方程中解出。经典算例较高的计算精度表明了这种耦合模型的正确性。液体储存箱的地震反应结果表明,固体变形的动力效应是显著的,应引起工程设计的注意。     

循环荷载作用下土的动力特性及隧道工后沉降分析

选取重塑砾质黏土作为试验土样,采用室内动三轴试验系统研究循环荷载作用下土体的模量弱化规律,并考虑多重因素下隧道工后沉降公式拟合。实验表明:累积应变与累积孔压随围压与动应力比的增大而增大,并在振动10000次达到稳定趋势,而模量模量弱化幅值呈现相反的规律。在不同激振频率下累积孔压,累积应变随频率增大而减少,模量的弱化幅值随频率增大而减小。在前人的基础上进一步考虑了激振频率对累积应变,和累计孔压公式进行拟合得到相关参数。研究成果对砾质黏性土的动力特性以及隧道工后沉降预测提供了有价值的参考。     

饱水格栅加筋土挡墙结构特性数值分析

格栅加筋土挡墙由面板、格栅和土体组成。本文根据加筋土挡墙筋土相互作用的特点,将格栅与其上下表面一定厚度的土层视为具有应变相容条件的筋土复合材料。引入饱和多孔介质模型来模拟土体和筋土复合材料,由此建立了饱水格栅加筋土挡墙结构特性数值分析的数学模型。采用Galerkin加权残值法推导出有限元平衡方程,求解该方程,得到饱水格栅加筋土挡墙的动力响应。算例分析表明,格栅加筋土挡墙在饱水状态下的变形和塑性区分布有明显增大,且呈现外倾变形特征,挡墙的承载力也有较大幅度的降低。     

土工格栅反包加筋土路基的变形特性及影响因素

依托某土工格栅反包面板加筋路基变形破坏的工程实例,考虑反包面板的特殊性,采用有限差分软件FLAC3D研究了填土压实度和加筋层间距对加筋路基变形的影响,并探讨了土工格栅反包加筋土路基的变形特性。模拟结果表明:加筋路基的沉降差异、侧向变形、加筋内力均随填土压实度的减小而增大,且随土工格栅层间距的增大而增大,施工中应注意控制边缘处填土的压实度和下部加筋的间距;在路基加筋区域和非加筋区域交界附近存在较明显的差异变形;土工格栅反包面板加筋土路基的潜在破裂面偏向土体内部发展。     

加筋土挡墙墙趾界面剪切刚度计算模型研究

在硬质墙面加筋土挡墙数值模拟中,墙趾界面参数的选取对模拟结果的正确性至关重要。然而,墙趾界面剪切刚度仅能通过混凝土界面剪切试验获取,其过程繁琐、周期长。开展大型剪切试验研究混凝土界面剪切刚度与界面摩擦角、正应力的关系,在此基础上提出墙趾界面剪切刚度计算模型,该计算模型的输入参数为墙高和墙趾界面摩擦角,其中墙趾界面摩擦角可通过简单的混凝土斜板试验获得。采用该计算模型为3组不同墙趾约束条件的加筋土挡墙数值模型选取了墙趾界面剪切刚度值。3组挡墙数值计算得出的筋材应变均与实测值相吻合,筋材拉力分布随墙趾约束条件的变化规律与已有的模型试验结果一致,证明了墙趾界面剪切刚度计算模型的可行性。