土工格栅加筋碎石土的强度和变形特性

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1-σ3),等效围压与主应力差增量二者统称为等效应力。等效围压被认为是均匀分布于试样的表面,可表示为 δσ=σδ(σ1-σ3f/(σ1-σ3)f (1) 式中:δσ3为等效围压;σ3为试样围压;(σ1-σ3)f为不加筋碎石土样的破坏应力差;δ(σ1-σ3)f为加筋碎石土样与不加筋碎石土样破坏主应力差之差。   根据试验结果,可以算出加筋碎石土样在不同围压下对应的等效围压及主应力差增量的大小,表明:等效主应力差和等效围压都随围压增大而逐渐增大,尤以等效主应力差显著,且a料比b料增加快。规一化结果表明:随围压增大,主应力差增量和等效围压增大的程度都逐渐减小,a料比b料减小快,见图7. 5 碎石土加筋效果综合评价 为进一步定量比较和评价2种碎石土的加筋效果,现引入3个评价加筋效果的系数rσ、rε、rδσ,并定义为:   强度加筋效果系数: \"\" 图7 归一化等效围压、主应力差增量与围压关系   rσ=(σ1-σ3)f1-σ3)f (2) www.tmgc8.com   等效强度加筋效果系数: rδσ=δ(σ1-σ3)f (3)   变形加筋效果系数: rε=εr,ε)/εf1f3f) (4) 式中:(σ1-σ3)f为加筋碎石土的破坏主应力差;(σ1-σ3)f为不加筋碎石土的破坏主应力差;(σ1-σ3)f为不加筋碎石土的破坏主应力差;δ(σ1-σ3)f为等效主应力差;εr,ε3)为加筋碎石土达到与不加筋碎石土相同破坏应力差水平时所需要的轴向应变和侧向应变;εf1f3f)为不加筋碎石土破坏时的轴向应变和侧向应变。   图8为强度加筋效果系数与围压的关系,可见用破坏主应力差表示的加筋效果系数rσ与用主应力差增量表示的加筋效果系数rδσ与围压间具有较好的线性关系,见表3.从中可看出:不同围压下,a,b两组碎石土的强度加筋效果系数rσ均大于1,等效强度加筋效果系数均大于0,说明由于加筋作用,碎石土的抗剪强度均有明显提高,相比之下,a料强度提高程度大于b料,但两者都随围压增加,强度加筋效果逐渐减小。   图9为变形加筋效果系数与围压的关系,可见轴向与侧向变形加筋效果系数rε与围压的关系亦具有较好的线性关系。见表3.从成果可看出:a,b两组碎石土的轴向变形和侧向变形加筋效果系数rε均小于1,说明由于加筋的作用,增强了试样的刚度,抑制了试样的变形;从图中还可看出,a料变形加筋效果明显优于b料,且随围压的增加,两种料的变形加筋效果均有所降低,这与强度加筋效果随围压的变化相一致。 \"\" \"\" 图8 强度加筋效果系数与围压的关系 图9 变形加筋效果系数与围压的关系 表3 加筋碎石土强度加筋系数、变形加筋系数与围压关系拟合方程及拟合参数
参数类型 强度加筋效果系数 等效强度加筋效果系数 水平轴应变加筋效果系数 水平侧应变加筋效果系数
拟合方程 rσ=m1www.tmgc8.com+n13/pa) rδσ=m2+n2/pa) rε1=m3+n3/pa) rε3=m4+n4/pa) 拟合参数 m n r m n r m n r m n r a料 925 0002 977 0.913 -0.0002 980 340 0001 000 261 7×10-5www.tmgc8.com 994 b料 206 0001 998 0.205 -0.0001 998 521 0001 987 392 0.0001 995
6 结论   (1)在三轴剪切应力状态(σ=c)下,加筋能明显提高碎石土强度和破坏轴应变,对土的破坏有延滞作用,但对破坏体应变的影响较小;(2)加筋提高了碎石土的刚度,加筋后达到与不加筋相同破坏应力差时的水平轴应变和侧应变比不加筋时明显减小,尤为对侧应变的影响更为明显;(3)碎石土本身材料性质对加筋效果有较大影响,在本次试验中,由于a料岩块风化弱,质硬,强度高,故加筋效果明显优于b料;(4)加筋碎石土的强度加筋效果和变形加筋效果系数都随围压呈较好的变化规律,并随围压的增加而降低;(5)碎石土加筋的效果相当于提高了试样的围压,其加筋机理可用等效围压的概念来解释。     参 考 文 献: [1] 闰澎旺,ben barr.土工格栅与土相互作用的有限元分析[j]。岩土工程学报,1997,19(6):56-60. [2] farragk, acar y b,juran i.pullout resistance of geogrid reinforcements[c]。geotextiles and geomembrances. 1993,33-159. [3] 李广信,等。加筋土应力变形计算的新途径[j]。岩土工程学报,1994,16(3):46-53. [4] yang z.strength and deformation caracteristics of reinforced sand[d]。dissertation presented to the university of california at los angeles, calif, 1972. [5] donald h.cray and talal ai-refeai, behiviour of fabric-versus fiber-reinforced sand [j]。journal of geotechnical engineering, asce,1986,112(gt8):804-820. [6] 欧阳仲春。现代加筋技术[m]。北京:人民交通出版社,1995.14-18.

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