土工袋技术及其应用前景

介绍土工袋加固地基的基本原理、基本特性及应用于房屋地基加固、路基加固、构筑挡墙与堤防等工程的实例和处理膨胀土等的应用前景。土工袋加固地基的原理在于利用了由于在外荷载作用下袋子周长的伸长而产生的袋子张力,袋子张力引起了袋内土体附加凝聚力。土工袋技术是一种环保型的加固地基技术,具有约束补强、减少地基沉降、减振及防冻融效果,有着广泛的应用前景。     

土工袋修复膨胀土边坡抗滑稳定分析与摩擦特性试验

通过引入单一安全系数,基于极限平衡法,推导土工袋修复体两种滑动模式的抗滑稳定性计算公式。通过土工袋摩擦试验,研究不同袋内材料、土工袋排列方式、竖向压重以及运行环境（水上或水下）等条件下的土工袋袋体层间和袋土之间的摩擦特性,试验结果表明：袋装膨胀土土工袋堆叠为交错排列的过程中形成的咬合作用和嵌固作用将土工袋袋体无缝排列的层间摩擦因数0.714提升至0.920;土工袋浸泡于水下进行摩擦试验,水的润滑作用会导致土工袋袋体层间以及土工袋袋土之间的摩擦因数从0.920降低至0.901。采用土工袋抗滑稳定公式与摩擦试验得出的摩擦因数,对南水北调中线工程中土工袋修复膨胀土边坡案例的两种滑动形式进行抗滑稳定性分析,得出土工袋修复体最小安全系数为1.25,论证了土工袋修复膨胀土边坡的效果。     

土工袋基础减振隔震试验

为减小突发性地震对建筑物的危害,通常在建筑物基础中设减振隔震装置。提出土工袋基础减振隔震新方法,进行土工袋水平剪切循环试验,从水平刚度及等效阻尼比2个方面说明土工袋满足一般基础隔振体系需具有可变水平刚度的要求。在小型电动振动台上进行了土工袋和袋内填充物(天然河砂)的水平减振对比试验,试验结果表明,土工袋的减振效果优于天然河砂的减振效果,且振动加速度越大,减振效果越好。     

膨胀土及袋装膨胀土干湿循环试验研究

对南阳膨胀土分别进行了有荷载与无荷载两种情况下不同循环次数的变形与强度特性试验,同时进行了将膨胀土装入编织袋而形成的土工袋的平行试验.结果表明:膨胀土在干湿循环过程中的胀缩变形过程不完全可逆,其绝对胀缩率峰值随干湿循环次数的增加而逐渐减小;膨胀土的抗剪强度指标c值随循环次数的增加逐渐减小,ψ值变化不大;土工袋有抑制膨胀土胀缩变形的作用,其抗压强度值随循环次数的增加而逐渐减小.     

土工袋加固软土地基现场荷载试验的数值模拟

为预测土工袋加固后软土地基的变形特性,采用弹塑性有限元法对某一土工袋加固后的软土地基承载力试验进行了模拟,将袋子张力的作用等效为附加应力作用在土骨架上,即在修正Cam clay模型中将土工袋的黏聚力cT转换为土性参数σ0,从而可以把土工袋加筋土当成素土来计算。计算结果表明:该方法将土工袋加筋原理与有限元算法有机结合,较采用杆单元模拟土工袋的计算方法简单;数值模拟计算值与试验实测值(变形、土压力、孔隙水压力)基本一致,验证了该土工袋数值模拟方法的合理性。     

围垦筑堤新材料与新工艺研发与应用

研究与开发围垦筑堤"土代石"新材料与新工艺,以土工袋技术为支撑,充分利用围垦区的开挖土及吹填的高含水量淤泥(质)土,代替砂石料等围垦筑堤的常规材料。同时,采用海砂、低温熟料水泥及共聚型 缩聚型复合减水剂,研发"土代石"围垦筑堤的防护材料。通过试验分析"土代石"新材料及其防护材料的工程特性,研发相应的施工新工艺,解决沿海开发中砂石料匮乏的技术难题,使海岸带环境得到一定的保护。     

土工袋双轴压缩的离散元数值模拟

鉴于土工袋材料介质不连续性的特点,采用离散元法模拟土工袋双轴压缩试验,从细观角度分析土工袋的力学特性。通过蒙特卡洛随机算法生成一定颗粒级配的土颗粒样本,计算时土颗粒间采用弹簧-阻尼器-滑块接触模型,袋子颗粒间采用皮筋-阻尼器接触模型。计算结果表明:土工袋的极限强度远大于无袋子土体的极限强度,土工袋破坏时的总体变形远大于无袋子土体破坏时的总体变形,且袋子颗粒间的张力呈非均匀分布;土工袋应力-应变的数值模拟结果与理论推导公式计算值吻合较好;竖向外力作用下,土工袋内部颗粒间力链由环状均匀分布向大主应力方向发展,颗粒位移呈对称性向两侧扩散,且袋子破坏是土工袋达到极限强度的直接原因。     

膨胀土土工袋浸水变形及强度特性试验研究

膨胀土具有强胀缩性、多裂隙性和超固结性,是工程上一种难以处理的＂麻烦土＂或＂不老实土＂。笔者近年提出了将这种＂不老实土＂约束在土工袋中的处理方法,并通过大量的室内、现场试验研究,验证了该处理方法的有效性。现概述了膨胀土的基本特性和膨胀土的处理原则,着重介绍了土工袋处理膨胀土的基本原理。通过土工袋浸水变形和膨胀力等室内试验分析,验证了土工袋具有提高膨胀土的强度和限制其膨胀变形等作用特点。