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岩土力学 2008年第2期29卷 517-522页

作者：杨广庆吕鹏庞巍赵玉石家庄铁道学院土木工程分院石家庄050043

为了研究返包式土工格栅加筋土高挡墙结构的受力、变形状态,分析其作用机理,进行了包括加筋土墙体基底应力、墙背侧向土压力、拉筋拉力和墙面水平变形等内容的现场试验,研究了加筋土墙体基底垂直应力、不同层位的拉筋拉力沿筋长的分布规... 详细信息

为了研究返包式土工格栅加筋土高挡墙结构的受力、变形状态,分析其作用机理,进行了包括加筋土墙体基底应力、墙背侧向土压力、拉筋拉力和墙面水平变形等内容的现场试验,研究了加筋土墙体基底垂直应力、不同层位的拉筋拉力沿筋长的分布规律,加筋土挡墙潜在的破裂面位置,墙背侧向土压力沿墙高的分布规律以及墙面水平变形规律。测试结果表明,加筋土挡墙基底垂直土压力沿土工格栅拉筋长度方向呈非线性分布,最大值发生在拉筋中部附近,向拉筋两端方向逐渐减少;实测墙背侧向土压力沿墙高呈非线性形式分布,其值小于主动土压力;上部墙体拉筋应变沿筋长呈单峰值分布,下部墙体拉筋应变沿筋长呈双峰值分布;上部墙体潜在破裂面形状与"0.3H法"接近,而下部墙体潜在的破裂面形状与朗肯主动土压力理论接近;施工期墙面最大水平变形位置在墙高的下部,竣工后墙面最大水平变形发生在墙顶处等结论。

关键词：返包式土工格栅加筋土挡墙现场试验

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返包式土工格栅加筋土挡墙动态行为研究

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铁道学报 2016年第2期38卷 131-140页

作者：王贺杨广庆刘华北刘伟超吴连海北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 华中科技大学土木工程与力学学院湖北武汉430074 铁道第三勘察设计院集团有限公司天津300142

为研究返包式土工格栅加筋土挡墙在高速铁路列车荷载作用下的受力变形行为和作用机理,本文利用室内大型模型试验进行加筋土挡墙墙体加速度、动土压力、墙面变形、残余土压力及土工格栅拉伸应变等分布规律的研究。试验结果表明:加筋土挡... 详细信息

为研究返包式土工格栅加筋土挡墙在高速铁路列车荷载作用下的受力变形行为和作用机理,本文利用室内大型模型试验进行加筋土挡墙墙体加速度、动土压力、墙面变形、残余土压力及土工格栅拉伸应变等分布规律的研究。试验结果表明:加筋土挡墙内部竖向加速度受加载频率影响较大,加载频率10 Hz时加速度突然增大;墙面累积水平位移沿墙高呈S形分布,随着应力增大,水平位移最大值位置从墙中部逐渐向中下部移动;动土压力主要受动荷载大小及加载次数影响,沿墙高呈衰减趋势;动载卸载后残余土压力较小,经过增长后逐渐趋于稳定;筋材累积应变在填筑-静载-动载过程中呈增加-稳定-减小-稳定的趋势,沿拉筋长度方向呈单峰值或双峰值分布,峰值位置从高到低距墙面水平距离逐渐减小。

关键词：返包式土工格栅加筋土挡墙动力荷载模型试验

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返包式加筋陡坡高路堤筋土相互作用机理及稳定性研究

返包式加筋陡坡高路堤筋土相互作用机理及稳定性研究

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作者：夏磊西南交通大学

学位级别：硕士

近年来,随着加筋土技术越来越广泛的应用,国内外学者对加筋土结构特性已进行了大量研究。由于岩土体特性及工程实践的复杂性,虽然取得了一定进展,但仍无法满足工程实践的需求。目前关于返包式加筋结构的研究多集中于单级或多级（近）直... 详细信息

近年来,随着加筋土技术越来越广泛的应用,国内外学者对加筋土结构特性已进行了大量研究。由于岩土体特性及工程实践的复杂性,虽然取得了一定进展,但仍无法满足工程实践的需求。目前关于返包式加筋结构的研究多集中于单级或多级（近）直立路肩式加筋土挡墙,其填料多为粘土或砂土,对于加筋陡坡高路堤结构以及碎石土填料的研究还很少。基于以上认识,论文以西南山区一段高达22m的返包式加筋陡坡高路堤工程为依托,采用大型直剪试验、现场监测、数值模拟和离心机模型试验相结合的方法系统研究了返包式加筋陡坡高路堤的结构荷载状态、筋土相互作用特性、稳定性影响因素、结构变形破坏模式等关键问题,研究成果可以为类似返包式加筋路堤结构的优化设计和施工提供理论依据,具有重要的工程应用价值。论文所做工作及取得的主要成果如下:（1）通过粗粒土填料和土工格栅的界面剪切试验,揭示了筋土界面相互作用关系特性。随着含水量的增加,筋土界面剪切的内摩擦角逐渐降低,而粘聚力则先增大后减小;填料中粗颗粒含量与筋土界面剪切的内摩擦角和粘聚力均呈正相关关系;粗粒土填料加筋可以明显提高土体的粘聚力,但其内摩擦角会降低。（2）对依托工程返包式加筋陡坡高路堤进行了现场监测试验,分析了结构荷载状态和加筋体潜在破裂面,主要成果包括:加筋土中的筋材可以有效改善土体中的应力分布,减小基底垂直土压力;加筋体内部的应力状态在后期会重新调整而导致格栅应变减小;对于这种柔性返包式加筋体结构,由于其坡面变形受限较小,工后很长一段时期坡面变形都将处于发展期。（3）采用FLAC3D建立了不同工况下的数值计算模型,探讨了返包式加筋陡坡高路堤的加筋机理、稳定性影响因素及变形破坏特征,研究得出:在路基中铺设土工格栅能够显著降低路基的侧向变形;加筋可以改善路基内部剪应力的分布;加筋路堤坡度对土工格栅受拉状态有显著影响。（4）结合现场监测和数值模拟的相关结果,建立了不同工况下的离心机模型,针对返包式加筋路堤结构的稳定性影响因素、应力应变分布特征、变形破坏过程等开展系统研究,进一步验证了相关结论的可靠性。研究得出:在稳定状态内,加筋土结构内部的潜在微裂缝并不是沿标准的圆弧、直线或折线发展,而是受加筋及筋土接触面的影响呈现出复杂的分布形式;极限状态时,加筋边坡内部潜在破裂面呈圆弧型;直立加筋路堤结构设计时,不能简单地按照无筋路基的方法仅根据墙高和填土内摩擦角来确定0.3H型破裂面的位置,而应考虑加筋的影响并结合数值模拟的分析结果综合确定最危险破裂面位置。

关键词：返包式加筋陡坡碎石土剪切现场监测数值模拟离心机模型

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返包式加筋土路堤静力特性分析与设计参数优化

返包式加筋土路堤静力特性分析与设计参数优化

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作者：秦艺源三峡大学

学位级别：硕士

返包式加筋土路堤是一种新型的加筋土结构,它以返包段替代面板,通过返包段对路堤的侧向约束作用和筋土摩擦限制路堤位移、增强路堤整体稳定性,具有自重轻、适应能力强、抗震性好等优点。近年来,该结构在工程中已有应用,但由于传力机制... 详细信息

返包式加筋土路堤是一种新型的加筋土结构,它以返包段替代面板,通过返包段对路堤的侧向约束作用和筋土摩擦限制路堤位移、增强路堤整体稳定性,具有自重轻、适应能力强、抗震性好等优点。近年来,该结构在工程中已有应用,但由于传力机制的复杂性,其设计计算方法及应力变形特性的研究仍难以满足工程实践需求。基于以上认识,本文在对返包式加筋土路堤应力、位移计算方法理论分析的基础上,以宜昌市仙湖路改造工程中的高填方返包式加筋土路堤为依托,研究了返包式加筋土路堤的应力位移和稳定性特征及影响因素,并对设计参数进行了多目标优化,旨在为类似工程的优化设计和施工提供参考。本文主要研究工作如下:(1)根据返包式加筋土路堤的结构形式特点,以常规加筋土路堤应力计算方法为基础,推导了返包式加筋土路堤应力计算公式;采用筋土合算的方法,将加筋土看作横观各向同性材料,得到考虑筋土相对位移的加筋土复合模量及强度参数;结合应力计算公式与复合模量计算返包式加筋土路堤的侧向位移及竖向位移。(2)依托具体工程进行数值模拟,研究返包式加筋土路堤在分层填筑过程中的变形、应力特征,以及稳定性和潜在滑动面的变化规律,并与现场监测数据对比,验证数值模拟模型的可靠性。结果显示:路堤侧向变形最大值位于H/3高度坡面附近,具有明显的“鼓肚”效应;受分层填筑的补偿效应影响,最大竖向位移位于路堤中部;路堤中下部筋材对提高路堤稳定性、控制路堤位移及应力的作用大于路堤上部筋材。(3)分别运用正交试验方法和控制变量法探究各项设计参数对返包式加筋土路堤位移、应力和安全系数影响的显著性,得到各项设计参数的建议选择范围。研究得出:对各评价指标影响最大的设计参数为填料弹性模量和路堤坡率;坡率小于1:1.5时,对提高路堤安全性意义不大,反会使放坡空间增大;过长过密的高弹性模量筋带可能会造成“超筋土”使安全系数降低,增加筋带拉伸破坏风险。(4)将建议参数选择范围作为约束,构建基于遗传算法的BP神经网络预测模型进行设计参数优化。经过验证发现,GA-BP神经网络模型可以较为精确地模拟返包式加筋土路堤各设计参数和评价指标之间的非线性隐式关系,在多目标优化问题上表现出了良好的性能,对返包式加筋土路堤设计参数的优化选择提供了一定参考价值。

关键词：返包式加筋土路堤数值模拟 GA-BP神经网络优化设计

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墙顶荷载对加筋土挡墙工作特性影响的试验研究

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岩石力学与工程学报 2014年第12期33卷 2573-2581页

作者：王贺杨广庆吴连海刘华北熊保林北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 铁道第三勘察设计院集团有限公司天津300142 华中科技大学土木工程与力学学院湖北武汉430074

为了研究返包式土工格栅加筋土挡墙在墙顶荷载作用下的受力和变形状态,分析其作用机制,通过室内模型试验,进行包括加筋土墙体垂直和水平土压力、应力扩散角、侧土压力系数、墙面水平变形和竖向沉降及土工格栅拉伸应变等分布规律的研究... 详细信息

为了研究返包式土工格栅加筋土挡墙在墙顶荷载作用下的受力和变形状态,分析其作用机制,通过室内模型试验,进行包括加筋土墙体垂直和水平土压力、应力扩散角、侧土压力系数、墙面水平变形和竖向沉降及土工格栅拉伸应变等分布规律的研究。试验结果表明:加筋土挡墙内垂直土压力沿筋材长度方向呈非线性分布,最大值位置从加载前位于筋材中部附近逐渐移动到加载点下;靠近墙面位置侧土压力沿墙高逐渐从加载前与自重应力线性相关变化为加载后从高到低逐渐减小的分布规律,其值小于主动土压力;实测应力扩散角较非加筋土体大,稳定的应力扩散角约为50°;侧土压力系数与荷载大小成正比,其沿墙高分布规律与水平土压力相似;墙面累积水平位移沿墙高呈"S"形曲线分布,最大值位于中下部;筋材应变沿其长度方向呈单峰值和双峰值的分布,峰值出现位置距墙脚的水平距离从高到低逐渐减小。

关键词：土力学返包式土工格栅加筋土挡墙模型试验

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格栅加筋废旧轮胎胎面挡土墙静载模型试验及其力学性能研究

格栅加筋废旧轮胎胎面挡土墙静载模型试验及其力学性能研究

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作者：唐跃江苏科技大学

学位级别：硕士

围绕“绿色经济”和“可持续发展”的理念和“双碳”战略目标,废旧轮胎如何科学合理地处置是目前世界热点问题之一。将塞土轮胎作为挡墙面板形成胎面挡土墙是一种比较理想的解决途径,但是胎面挡土墙的稳定性较差,为了提高稳定性,分别提... 详细信息

围绕“绿色经济”和“可持续发展”的理念和“双碳”战略目标,废旧轮胎如何科学合理地处置是目前世界热点问题之一。将塞土轮胎作为挡墙面板形成胎面挡土墙是一种比较理想的解决途径,但是胎面挡土墙的稳定性较差,为了提高稳定性,分别提出格栅条带式和返包式加筋胎面挡土墙的方式。因此,为了了解加筋胎面挡土墙的力学性能,通过静载模型试验的方法分别研究了胎面挡土墙、格栅条带式加筋胎面挡土墙和格栅返包式加筋胎面挡土墙的静载稳定性能,并与传统挡土墙的稳定性能及经济效益做了对比分析。具体研究内容包括如下:（1）介绍了试验设备,校核了试验所用土压力传感器与激光位移传感器的灵敏度参数;根据相似比原则,基于室内模型试验箱,设计了胎面挡土墙的几何尺寸,确定了轮胎、格栅和回填料等试验模型材料,重点对胎面挡土墙轮胎间的绑扎方式进行了设计。（2）针对无加筋胎面挡土墙,考虑墙面形态（直立式与倾斜式）、轮胎绑扎方式（双向绑扎、单向绑扎、单双向错层混合绑扎和轮胎面板后侧绑扎）、填料土性（砂土和粘土）以及墙顶静载荷分布形式（满铺荷载和局部荷载）,研究逐级加载条件下以及极限静载荷下的墙背土压力、墙面水平位移和地表沉降等力学性能,并与朗肯土压力理论计算值对比,并分析了墙体潜在破裂面特征,给出了破裂面位置的确定方法。（3）针对格栅条带式加筋胎面挡土墙,选取无加筋胎面挡土墙静载试验模型中不稳定工况,考虑格栅加筋长度、加筋层数和填料土性（砂土和粘土）,研究逐级加载条件下墙背土压力、墙面变形模式和地表沉降等特征,确定了墙体承受的极限荷载;并与无加筋胎面挡土墙的力学性能进行对比,揭示格栅条带式加筋胎面挡土墙的控稳机理,得出加筋长度对力学性能影响显著,砂土回填比粘土回填控稳效果更好。（4）针对格栅返包式加筋胎面挡土墙,选取格栅条带式加筋胎面挡土墙静载试验模型中不稳定工况,考虑格栅返包层数和格栅加筋长度,研究逐级加载条件下墙面侧向变形与墙顶沉降、墙背侧土压力与墙背填土竖向土压力等特征,探究格栅返包胎面挡土墙所能承受的极限静载荷,揭示静载荷下格栅返包控稳机理,并与无加筋胎面挡土墙和格栅条带式加筋胎面挡土墙的极限力学性能进行对比,揭示格栅返包控制胎面挡土墙的力学性能更优。（5）给出了无加筋胎面挡土墙、格栅条带式加筋胎面挡土墙与返包胎面加筋挡土墙三种挡土墙的施工工法,建立了三种墙体静载下的稳定工况与失稳工况图表以及与传动挡土墙经济效益对比的图表,为胎面挡土墙的推广应用提供参考。

关键词：胎面挡土墙土工格栅条带式返包式静载模型试验力学性能

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