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加筋格宾网粉质粘土数值研究

加筋格宾网粉质粘土数值研究

[时间:2018-11-25] [热度:]

川西南地区由于地质以及气候的作用,粉质粘土以及淤泥质 软土占很大比例,此类软土吸水能力强,毛细现象显著,且能长期 保持水分,不易挥发。传统的软土处理方法,如换填法,土壤固化 剂法,由于粘土层较厚、含水率较高的原因,均不能达到理想的 效果。
蒋建清、杨果林等人[l〕将格宾网引入道路工程(Engineering)中,进行了红 砂岩粗粒土加筋试验研究,取得了良好的效果。在此研究的基础 上,通过运用FLAC3"模拟格宾网加筋粉质粘土,探究了其加筋粉 质粘土的工程特性。
1 FLAC3n程序概况
FLAG (Fast Lagrangian Analysis of Continua,连续(Continuity)介质(起决定作用的物质)快速拉 格朗日阐发)是由Cundall和关国ITASCA企业开发出的有限差分 数值计算程序,主要适用地质和岩土工程的力学阐发。岩土工程问 题内在的复杂性及缺乏合适的阐发工具推动了FLAG (1986年)和 FLAC3" (1994)的开发。今天,两种程序已经在全世界范围内获得 了广泛应用(application)。
FLAG")程序(procedure)设有空单元模型;各向同性弹性材料模型;横观 各向同性弹性材料模型;德鲁克一布拉格(Drucker}rager)弹塑性 模型;摩尔一库仑(Mohr}:oulomb)弹塑性模型;遍布节理材料模 型;应变软化/硬化塑性材料模型;双线性应变硬化/软化一致节 理模型;双屈服塑性材料模型;改进的剑桥(Camwlay)模型等多种 本构模型[Cz-il。
另外,程序(procedure)设有结构单元模型,有梁(Beam)单元、锚杆(Ca- ble)单元、桩(Pile)单元、壳(Shell)单元、土工格栅(Geogrid)单元 和衬砌(Liner)单元,单元通过node和link相连,可以实现不同单 元的连接。此外,程序允许输入多种材料类型,亦可在训一算过程(process) 中改变某个局部的材料参数,增强了程序使用(use)的灵活性,极大地 方便了在训一算上的处理。同时,用户可按照需要在FLAC3"中创建 自己的本构模型,进行各种特殊修正和补充。
2数值阐发(Analyse)模型(model)的创立
针对现场钻前工程(Engineering)公路处治情况,采用FLAG")分别创立了数 值阐发模型,对普通连砂石换填与格宾网加筋效果进行对比。其 中,地基与路堤填土本构模型均采用Mohr}:ouloml}模型。格宾网 结构采用各向同性弹性模型。数值模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)中格宾网及填土的主要 参数(parameter)如表1所示,相关材料间的接触而参数如表2所示。
FLAG")数值模型(model)路堤及相关尺寸所示,b)为 普通连砂石换填数值模型。格宾网箱较好地实现了工程结构与生态环境的有机结合。同时与一些传统刚性结构比较起来有其自身的优点,因此在世界范围内已经成为保护河床、治理滑坡、防治泥石流、防止落石兼顾环境保护的首选结构型式。2为格宾网加筋示意和数值模 型。格宾网加筋模型底部为80 c,固结土,用砂土参数(parameter)进行模拟。 上部80 c,的淤泥质软土。道路结构(Structure)层的设计(Design)为底部20 c,的连 砂石换填,两侧按照
  1: 1.5比例放坡。上部20 c,高的格宾网内 填人头石与级配碎石。顶部8。的碎石磨耗层为道路的而层。 普通连砂石对比组数值模型如1所示。下部软土层结构相同, 上部道路结构层为40 cm普通连砂石换填,顶部8 cm碎石磨 耗层。
钻前工程(Engineering)公路路堤的承载力必须能满足日常工作时,各种汽 车车辆的行驶,出格是大型机械工程车辆。因此在数值模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)时, 考虑(consider)作用在路堤表而的荷载为并装三轴挂车的*大允许轴荷(限 值:24 t ;轴距:1.4 m),其他参数为车宽
  2. 5 m,单侧作用(role)而积。
3结果及阐发

  3. 1路面沉降阐发
阐发(Analyse)3,4数据可得出如下结论:在240 kN荷载作用下, 普通连砂石换填路而*大沉降
  4. 94 cm。格宾网加筋过的软土路 基路而的*大沉降为
  2. 57 cm。雷诺护垫也叫石笼护垫,格宾护垫,是指由机编双绞合六边形金属网面构成的厚度远小于长度和宽度的垫形工程构件。雷诺护垫中装入块石等填充料后连接成一体,成为主要用于水利堤防、岸坡、海漫等的防冲刷结构,具有柔性、对地基适应性的优点。格宾网处理(processing)效果(effect)明显。*大沉降 均位于加载点正下方,此处产生了较大的屈服变形,实际使用中 应予以补强。格宾网处理过的道路在纵向0. 08 m } 0. 28 m 0.48 m深度平而沉降变化平缓,说明格宾网作为一个三维约束结 构,具有良好的受力整体性。整体抵抗路而不均匀沉降的能力较 普通连砂石换填提高约20%一45 % o
  3. 2竖向土压力阐发
阐发5,6数据(data)可得出如下结论:采用常规换填法的路堤 部位出现了较大的应力集中现象。在距离路堤中心1 m处土压 力突变明显。这种突变易在反复的荷载作用下造成道路结构层 的破坏。格宾网加筋后的应力峰值(peak)在浅层和中层减小不明显,但 是有效避免了应力集中现象。在0. 38 m深层,接近基底的土压 力明显小于前者。这有利于保证软土路基承载力,减轻道路结构 层的剪切破坏。
格宾网加筋法处理与普通连砂石换填法处理路堤的侧向位 移变形量如表3所示。可以发此刻不同监测(Food Monitor)点,加筋格宾网加筋对路 堤侧向位移约束明显。在7,8的水平位移云中可以发现 格宾网加固的路堤堤角处的塑性屈服区位移量与影响范围均明 显小于普通换填法。
4结语
通过数值模拟验证(Experimental)了格宾网作为一种常见的土工材料(Material),其加 筋处理(processing)软土路基相比于普通的连砂石换填法。石笼网由高抗腐蚀、高强度、具有延展性的低碳钢丝或者包覆PVC的以上钢丝使用机械编织而成,使用该网制作而成的箱型结构就是石笼网箱。按照ASTM和EN标准,所使用的低碳钢丝直径按照工程设计要求而不同。格宾网的到场可 以大幅减小路而不均匀沉降、约束路堤的侧向位移、避免应力集 中。在粘土层较厚处理不易或者普通换填法处理效果不佳的情 况下,可以取得较为理想的处理效果。这对实际工程的应用具有 一定的引导作用。

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