土工格柵加筋技術(shù)對(duì)膨脹土地質(zhì)災(zāi)害的防治

      土工格柵加筋技術(shù)對(duì)膨脹土地質(zhì)災(zāi)害的防治具有很好效果，但目前對(duì)土工格柵與膨脹土界面特性的研究不足，使其發(fā)展受到制約。關(guān)于加筋土的研究，對(duì)拉拔試驗(yàn)中筋土相互作用機(jī)理的研究不足，試驗(yàn)結(jié)果存在偏差;對(duì)加筋機(jī)理的研究不足，加筋土計(jì)算理論不完善;對(duì)加筋影響范圍的研究不足，加筋間距、布筋方式與范圍缺乏理論依據(jù)  以南水北調(diào)中線膨脹土渠坡破壞機(jī)理與處治技術(shù)問(wèn)題為背景，研究了土工格柵與膨脹土的界面特性及其影響因素、拉拔試驗(yàn)中筋土相互作用機(jī)理及試驗(yàn)參數(shù)的分析方法、加筋膨脹土的變形特征與破壞模式、加筋阻斷土體剪切帶并導(dǎo)致其強(qiáng)度提高的機(jī)理以及加筋影響范圍等問(wèn)題.

通過(guò)拉拔試驗(yàn)，對(duì)土工格柵與膨脹土的界面特性進(jìn)行了深入研究.分析了不同上覆荷載下及不同拉拔位移時(shí)筋材的變形與剛體平動(dòng)過(guò)程，研究了界面摩阻力漸進(jìn)發(fā)揮及非均勻性變化過(guò)程.分析了筋材變形對(duì)界面特性的影響，提出了界面平均摩阻力的兩種影響機(jī)制.研究了膨脹土含水量與干密度，土工格柵的模量、幾何特征與類(lèi)型，筋材與試驗(yàn)箱邊壁距離、拉拔速率與上覆荷載等因素的影響。提出了土工格柵與膨脹土的界面模型及其參數(shù).    對(duì)拉拔過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值仿真，研究了筋土相互作用過(guò)程，發(fā)現(xiàn)了筋材法向應(yīng)力、筋土相對(duì)位移及界面摩阻力分布的非均勻性、界面的非真實(shí)軟化與非真實(shí)非線性特征，并研究了其發(fā)生機(jī)制.研究了界面漸進(jìn)屈服過(guò)程，提出了拉拔試驗(yàn)結(jié)果的分析方法與試驗(yàn)結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn).研究了界面平均摩阻力峰值與界面強(qiáng)度的差異，以及分別以拉拔端、自由端或平均相對(duì)位移估算界面切向剛度的誤差，提出了參數(shù)反饋分析方法并對(duì)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行了修正。提出了拉拔箱剛性前壁摩擦特性對(duì)試驗(yàn)的影響及其作用機(jī)制.

      對(duì)土工格柵加筋膨脹土進(jìn)行了無(wú)側(cè)限壓縮試驗(yàn)和固結(jié)不排水剪試驗(yàn)，研究了加筋對(duì)膨脹土強(qiáng)度與變形特征及破壞模式的影響，并對(duì)加筋層數(shù)、干密度、含水量和圍壓的影響進(jìn)行了試驗(yàn).對(duì)加筋土進(jìn)行了飽和固結(jié)排水剪試驗(yàn)，研究了排水條件的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加筋可阻斷土體的剪切帶發(fā)展，改變其破壞模式，改變其變形性能，并使其強(qiáng)度提高。    對(duì)平面應(yīng)變和軸對(duì)稱條件下加筋土的變形與破壞過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值仿真，研究了加筋對(duì)土體側(cè)向變形的約束效果，對(duì)豎向變形的均化效果，以及加筋土荷載一位移響應(yīng)過(guò)程的加載速率效應(yīng).

      以加筋土應(yīng)力狀態(tài)為核心研究了加筋機(jī)理，發(fā)現(xiàn)了加筋減少剪切帶發(fā)展、導(dǎo)致土體破壞模式變化的機(jī)理，以及加筋土強(qiáng)度提高并呈應(yīng)變硬化的機(jī)理.發(fā)現(xiàn)了加筋減少土體應(yīng)變軟化的機(jī)理，以及側(cè)向壓力及界面切向剛度對(duì)加筋效果影響的機(jī)理。證實(shí)了筋材通過(guò)對(duì)筋土界面一定范圍土體應(yīng)力狀態(tài)的影響而發(fā)揮加筋作用，提出了加筋土的計(jì)算應(yīng)以應(yīng)力狀態(tài)分析為基礎(chǔ).研究了加筋影響范圍及界面強(qiáng)度參數(shù)對(duì)加筋范圍的影響，提出了考慮工程實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)下加筋影響范圍的布筋原則。

      該研究工作為加筋控制膨脹土地質(zhì)災(zāi)害技術(shù)的開(kāi)發(fā)、大型膨脹土工程的處治方案、界面拉拔試驗(yàn)方法與控制標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一以及加筋土計(jì)算理論的完善提供了依據(jù)。