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《天津大学》 2005年
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土工织物耐久性及堤坝加筋机理的研究

于志强  
【摘要】: 本文介绍了土工合成材料应用发展历史以及在港口工程中土工织物应用类型、范围,简要分析了土工织物材料种类、物理结构、添加剂等内部因素及紫外线、温度、化学生物、气候、机械磨损等外部因素对土工织物的耐久性与抗老化的影响,分析了土工织物耐久性及土工织物的研究现状。 通过对长江界牌、汉江航道整治试验坝土工织物应用工程实地取样和收集国内外已有的试验成果,分析了不同使用目的、不同材质、织造类型对土工织物耐久性的影响,给出了工程上常用的土工织物的耐久年限。 根据黄骅港防波堤土工织物加筋垫层孔隙水压力消散、地基沉降、土工织物拉应力、堤基土压力等现场实测结果,分析了土工织物加筋垫层拉应力分布大小、特点以及与堤底地基的沉降关系。实测结果表明基底土压力分布趋向均化,拉应力发挥水平远低于设计拉力值,这对土工织物加筋垫层稳定分析中如何考虑拉应力大小提出了新的问题。 结合黄骅港防波堤实际工程,通过一组有、无土工织物加筋垫层及不同织物加筋条件的离心模型试验研究,分析了地基土质点运动位移场、孔隙水压力的发展过程、地基表面的沉降或隆起以及堤坝轴对称处织物的拉力。根据试验结果探讨了防波堤的填筑极限高度,研究了各种不同工况下地基的变形特性及稳定性,对土工织物的加筋机理与加筋地基稳定性作了分析和探讨。通过现场和室内离心模型试验,可以得出: (1)土工织物加筋垫层通过改变防波堤-垫层-地基体系的固结应力分布及地基表面的剪应力分布,抑制堤基的不均匀沉降,减小侧向位移,并能改善堤坝的稳定性从而提高堤基的极限承载力。 (2)土工织物的加筋效果受织物铺设宽度、强度、模量和界面强度等诸多因素的影响。一般铺设宽度愈大、织物强度愈高,其加筋效果愈好。为了保证加筋效果的充分发挥,要求织物的强度及模量应与砂垫层的界面强度相匹配。土工织物加筋垫层所承受的力主要是由堤体产生的内力,假设堤体产生的内力部分由加筋垫层承担(承担比例为ηt),部分由地基承担,基于极限平衡理论条件,推导出了土工织物加筋垫层地基稳定性分析公式。计算表明:圆弧滑动面的简单条分法与对数螺旋面的本文方法能很好的反映加筋垫层的抗滑效果。加筋垫层的抗滑作用与滑动面位于地基的深度有关,浅层滑动时抗滑作用显著,深层滑动时抗滑作用较小。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TV49

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