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《东华大学》 2007年
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松散介质约束下土工织物的拉伸力学行为

周蓉  
【摘要】: 土工织物愈来愈多地应用于各类岩土工程,作为增强材料使用的土工织物其力学性能对工程质量和安全性起着决定性作用,因此对织物拉伸力学行为的研究一直为人们所关注。由于实际使用过程中,土体的约束作用使织物力学性能不同于无约束情况,因此考虑这一背景,研究土工织物在松散介质约束下的拉伸力学行为对于土工织物工程应用具有重要的实际意义。 从一般土体特性抽象出来,论文旨在通过织物无约束拉伸性能及土工织物一松散介质界面摩擦特点及作用规律,建立介质约束条件下的土工织物拉伸预测模型,探索土工织物在实际应用条件下的拉伸力学行为。 基于拉拔试验和约束拉伸试验广泛为人们用作界面作用机理和织物约束拉伸性能的研究手段这一事实,论文首先设计并加工了包含有约束装置和弹簧加载装置且可与Instron万能材料试验机连接的实验设备。通过所建立的测试手段对岩土工程中最常用的机织和针刺土工织物分别进行拉拔试验和有约束、无约束拉伸试验。 无约束拉伸试验表明,两类土工织物的拉伸非线性程度不同,通常的线弹性本构关系无法予以表达,根据对无约束拉伸试验数据的拟合,论文提出土工织物的拉伸非线性可采用幂函数形式进行表征:σ=aε~b。拟合参数a、b具有明确的物理意义,分别表示织物抵抗变形的能力和拉伸曲线的非线性程度。 为获得土工织物-松散介质的界面摩擦性能及摩擦作用规律,论文选用两类织物共6种试样进行不同长度、不同约束压力下的拉拔试验展开进一步的研究。 首先,论文从所定义的界面摩擦系数出发,分析了不同试样的摩擦系数及其变化规律。根据6种试样在埋入长度恒为200mm,约束压力分别为11.5、23.0、34.5kPa条件下进行拉拔试验获得的拉拔力峰值和残余拉拔力,计算得到不同试样的静、动摩擦系数。试验结果表明,摩擦系数随试样或试样规格不同而不同。约束压力增加,两类织物的摩擦系数变化呈现不同特点。针刺试样的静、动摩擦系数均随约束压力的增大而减小。压力增大导致织物被压实,同时颗粒介质嵌入织物,摩擦界面转变为介质和介质之间摩擦,因此测得针刺织物摩擦系数减小。进一步研究表明,静、动摩擦系数与约束压力关系可用双曲线函数表征,由此可以通过拟合方程获得其他约束压力下的试样与介质界面摩擦系数。机织试样表面密度较大,颗粒介质无法嵌入,其静、动摩擦系数随约束压力增加没有明显变化。 拉拔过程通过织物的静、动摩擦系数区分为静摩擦和动摩擦两个不同阶段。拉拔位移曲线表明,静摩擦阶段拉拔力在持续增加直至达到最大值。试样不同埋入长度的拉拔实验表明,拉拔力的增加与试样传递长度有关,采用线性假设表征二者关系得出,界面剪应力在试样长度上均匀分布。 试样的拉拔曲线反映了不同织物的拉拔特性。拉拔力和拉拔位移关系通过论文定义的拉拔特征参数建立联系。受试样的拉拔刚度、埋入长度、界面约束压力、摩擦系数等因素影响,织物的拉拔位移曲线具有不同特征和变化规律。拉拔刚度决定了土工织物拉拔曲线的曲率和非线性程度。介质的约束压力限制了织物的变形,因此,拉拔刚度和拉拔力峰值随约束压力增加而增大。土工织物的埋入长度增加使得界面接触面积增大,能够提供的摩擦力增大,最终导致拉拔力峰值增大。然而,埋入长度变化不会影响织物的变形能力,因此拉拔曲线初始斜率不会发生变化。 土工织物的拉拔行为与其拉伸性能密切相关。土工织物约束拉伸实验表明,对针刺和机织试样的拉伸行为介质约束的影响表现程度不同。针刺织物约束拉伸具有明显的阶段性:初始拉拔阶段,即界面发生滑动之前的静摩擦阶段,随拉拔力传递长度增加,摩擦力增大,曲线表现为较大的斜率;后续拉伸阶段,力传递到整个埋入长度试样,界面摩擦转变为动摩擦,摩擦力保持恒定,此时拉伸力作用于织物本身,织物的拉伸行为类似无约束拉伸。介质约束使得针刺织物试样的拉伸强度、初始模量增加;同一应力下,织物变形减小。上述过程同样存在于机织试样的约束拉伸中,但机织物较高的模量使得介质约束的影响作用表现不明显,因此机织试样的约束拉伸曲线与无约束相比基本一致,拉伸曲线的阶段性特征不明显,曲线斜率没有显著变化。 基于织物无约束拉伸应力应变关系和界面剪应力均匀分布假设,同时根据约束拉伸的的静、动摩擦阶段特点,论文分别建立了土工织物约束拉伸的初始拉拔阶段和后续拉伸阶段拉伸性能预测模型。分段表征的织物约束拉伸曲线取决于织物的无约束拉伸参数a和b、界面约束压力、界面最大静摩擦系数、动摩擦系数、试样厚度、试样长度等因素。 模型验证结果表明,对于机织物的约束拉伸行为,模型预测结果与实验一致性较好;对于针刺织物,后续拉伸阶段模型预测与实验结果较为一致,但在初始拉拔阶段存在有一定程度的偏差。论文进一步探讨了模型预测产生偏差的原因,考虑了针刺织物拉拔力和试样长度的非线性关系,基于界面剪应力非均匀分布假设,提出剪应力沿试样长度分布函数对模型进行修正,修正模型的预测结果与针刺织物初始拉拔阶段实测值吻合程度较好。综上,对于具有不同拉伸非线性特征的土工织物,采用本文建立的预测模型及在此基础上进行修正的模型可以较好的预测其在松散介质约束下的拉伸力学行为。 本文的研究建立在织物无约束拉伸拉伸应力应变关系可采用σ=aε~b形式表征基础上,织物拉伸非线性程度因参数a、b变化而发生改变,因此,对不同织物模型具有普适性。 本文提出的松散介质约束下非线性土工织物拉伸力学行为的建模方法,为织物在实际应用中的拉伸性能评价提供了新的研究思路,只要能够确定织物的无约束应力应变关系和织物与约束介质的界面剪应力分布规律,均可借鉴论文提出的研究方法进行织物拉伸行为预测。
【学位授予单位】:东华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TS101.923

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2 周志刚,张起森,郑健龙;土工加筋材料性能研究综述[J];长沙交通学院学报;2001年02期
3 孙宝忠,谢莉青,张洪弟;土工布力学性能的模型及其应用初探[J];产业用纺织品;2002年02期
4 李作攀,储才元;非织造布力学性能的模拟用其应用探讨[J];中国纺织大学学报;1998年02期
5 李鹏,张敬,闫澍旺;土工格栅加筋软基路堤的有限元分析[J];中国港湾建设;1999年02期
6 陈永辉,夏波,汪江波;土工合成材料加筋砂土的破坏模式和强度理论[J];河海大学学报(自然科学版);2002年06期
7 周蓉,刘逸新;土工合成材料拉伸性能模拟及模型分析[J];青岛大学学报(工程技术版);2004年02期
8 张鹏,王建华,陈锦剑;土工织物拉拔试验中筋土界面力学特性[J];上海交通大学学报;2004年06期
9 施建勇,赵维炳,曾三平;土工织物的加筋加固研究回顾[J];水利水电科技进展;1995年04期
10 陈永辉,施建勇,赵维炳,速宝玉;土工织物加筋结构的研究进展[J];水利水电科技进展;1997年03期
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1 徐林荣;筋土界面相互作用参数和加筋垫层处理软基的性状研究[D];中南大学;2001年
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1 胡发亭,信春玲,郭奕崇;塑料土工格栅的特性及其在土木工程中的应用[J];工程塑料应用;2002年01期
2 郭奕崇,闫宝瑞,信春玲,李庆春;塑料土工格栅拉伸过程的试验研究[J];工程塑料应用;2004年08期
3 杨成忠;;基于进化策略的路基稳定性分析[J];四川建筑科学研究;2006年02期
4 赵振华;薛晓辉;周亦涛;郭亚宇;;土工格栅加筋土挡墙现场试验分析[J];四川建筑科学研究;2011年06期
5 苏建康;翁兴中;颜祥程;贾建强;李清浩;;机场水泥混凝土双层道面夹层材料试验方法研究[J];四川建筑科学研究;2012年01期
6 魏取福;非织造土工布反滤性能的研究[J];安徽机电学院学报;2000年03期
7 张坤勇,李凡;TOP-SEAL与粘土结合料作为道路基层的可行性研究[J];安徽建筑工业学院学报;1999年04期
8 姚大春,周君;革狮路软基及季节性冻土浅析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年05期
9 郭东红,梁小略,沈正;软土的单向压缩的应力应变关系研究[J];安徽建筑;2003年01期
10 陶金;;稻秸秆纤维与麻纤维混合非织造布性能的研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2012年13期
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1 闫澍旺;王翠;于志强;;加筋垫层土工织物中应力现场测试分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
2 程栋栋;闫澍旺;侯晋芳;杨昌民;;桩与土工格栅联合作用对高速公路路堤地基承载力影响的有限元分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
3 牛文杰;叶为民;黄雨;陈宝;;浅基础形状和埋深对天然非饱和地基承载力的影响[A];第七届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2009年
4 冯建永;段亚峰;张龙江;孙国良;李会成;;可生物移植类医用纺织品的开发与展望[A];铜牛杯第九届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2009年
5 汪承志;刘春华;栾茂田;何光春;;土工格栅箱体加筋挡墙的力学特性数值分析[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
6 范文;俞茂宏;林永亮;陈立伟;吴黎辉;;基于统一强度理论的地基极限承载力滑移线分析[A];2002年中国西北部重大工程地质问题论坛论文集[C];2002年
7 腾云峰;;湛江海湾大桥承台钢板桩围堰结构设计与施工[A];广东省公路学会桥梁工程专业委员会学术交流论文集[C];2004年
8 闫澍旺;崔溦;周宏杰;;水泥土桩联合土工格栅复合地基的离心模型试验研究[A];全国第六届土工合成材料学术会议论文集[C];2004年
9 闫澍旺;周宏杰;崔溦;;水泥土夯实桩与土工格栅联合加固沟谷软基的机理研究[A];全国第六届土工合成材料学术会议论文集[C];2004年
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4 邓友生;何平;周成林;李宜池;房建宏;黄世静;张清华;;含盐土渗透系数变化特征的试验研究[J];冰川冻土;2006年05期
5 邓友生;蒲毅彬;周成林;;冻结过程对盐渍土结构变化的试验研究[J];冰川冻土;2008年04期
6 王家澄,张学珍,王玉杰;扫描电子显微镜在冻土研究中的应用[J];冰川冻土;1996年02期
7 刘建国,聂永丰;填埋场粘土衬里破坏机理分析[J];城市环境与城市生态;2000年06期
8 周正兵,王钊,王俊奇;离子交换对GCL防渗能力的影响[J];长江科学院院报;2002年03期
9 陈小红;王协群;;土工合成材料膨润土垫性能探讨[J];长江科学院院报;2007年04期
10 周大纲;土工合成材料光氧老化与防老化技术[J];产业用纺织品;1999年11期
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1 何开胜;结构性粘土的微观变形机理和弹粘塑损伤模型研究[D];南京水利科学研究院;2001年
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3 戴肖南;LDHs/kaolinite分散体系流变学研究[D];山东大学;2005年
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6 李志斌;土工织物膨润土垫防渗有效性研究及相关机理分析[D];同济大学;2007年
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1 包承纲,周小文;20世纪土力学的回顾和未来发展趋势的预测[J];长江科学院院报;2000年02期
2 周志刚,郑健龙,张起森,高燕希;Netlon土工格栅与土界面性能的研究[J];长沙交通学院学报;1998年03期
3 陈永福,张起森,高燕希;Netlon土工网对土体抗压中的加固作用[J];长沙交通学院学报;1995年04期
4 周志刚,李文胜,宋勤德;大型直剪仪试验的尺寸效应[J];长沙交通学院学报;1999年01期
5 徐林荣,华祖焜,夏增明,胡绍海;加筋土陡边坡破裂面位置和形态试验研究[J];长沙铁道学院学报;1998年03期
6 孙宝忠,谢莉青,张洪弟;土工布力学性能的模型及其应用初探[J];产业用纺织品;2002年02期
7 严灏景,储才元;纺织纤维的动态模量和初始模量间关系的探讨[J];华东纺织工学院学报;1982年01期
8 李作攀,储才元;非织造布力学性能的模拟用其应用探讨[J];中国纺织大学学报;1998年02期
9 梁世兴,吕新喜;高等级公路施工中沼泽地基的处治[J];湖南交通科技;1996年02期
10 储才元,李作攀;热粘合非织造布的工艺参数及其性能模拟测试[J];非织造布;1998年01期
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7 谢明;;全国土工织物测试标准研究协调会在福州召开[J];化纤与纺织技术;1987年04期
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9 张胜利;;土工织物对沙漠地基的固沙、补强作用[J];西部探矿工程;1992年04期
10 王殿武;土工织物软体排护岸效益分析[J];非织造布;1994年02期
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4 潘宝峰;范鹏贤;;土工织物处理软土路基的应用[A];全国第六届土工合成材料学术会议论文集[C];2004年
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6 常淑明;张民兵;;土工织物布首次在呼市黄河险工段的应用[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
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1 陈东强 王书佩 王勇;如何确保土工织物完整无损[N];黄河报;2010年
2 赵新生 王力 鄄城黄河河务局;土工织物在滚河防护工程中应用的初步研究[N];菏泽日报;2009年
3 丁昆仑;农田暗管排水技术[N];中国水利报;2001年
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9 张钊 高保玲 博河流域管理处、博州水利水电勘测设计院;浅谈博河汛期常见的险情及处理措施[N];博尔塔拉报;2008年
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1 周蓉;松散介质约束下土工织物的拉伸力学行为[D];东华大学;2007年
2 佘巍;土工织物拉伸对反滤性能影响的研究[D];浙江大学;2012年
3 王亚珍;基于热力耦合的界面摩擦机理的研究[D];华南理工大学;2010年
4 商欣萍;土工织物拉伸力学性能的应用研究[D];东华大学;2004年
5 仲济刚;土工织物加筋粉煤灰堤坝的理论及试验研究[D];河海大学;2001年
6 刘丽芳;防淤堵滤层新材料的开发与性能研究[D];东华大学;2002年
7 林伟岸;复合衬垫系统剪力传递、强度特性及安全控制[D];浙江大学;2009年
8 刘金龙;边坡稳定性及路堤变形与破坏机理研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2007年
9 王协群;土工合成材料加筋地基的极限平衡设计与加筋材料的研究[D];武汉理工大学;2003年
10 李龙彪;长纤维增强陶瓷基复合材料疲劳损伤模型与寿命预测[D];南京航空航天大学;2010年
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1 李延;土工织物的功能分析及其在永定河防洪工程中的应用技术研究[D];中国农业大学;2002年
2 张彤宇;土工织物应用性能研究[D];天津大学;2004年
3 常学宁;土工合成材料的加筋机理及加筋边坡稳定性研究[D];暨南大学;2012年
4 王淑贞;有绿化带老路改造为一块板新路时绿化带处理技术[D];山东大学;2005年
5 易华强;土工织物反滤系统土体结构稳定性试验研究[D];清华大学;2005年
6 胡镇卿;沥青路面反射裂缝的防治研究[D];河北工业大学;2007年
7 任翔;加固条件下的边坡稳定性计算及其程序化[D];武汉大学;2005年
8 杨恋;双轴向经编织物拉伸试验方法的研究[D];东华大学;2007年
9 陆立波;防水卷材与土工织物在复合路面中的复合应用研究[D];华中科技大学;2006年
10 谢祖飞;载荷对GCr15、304不锈钢、SE NiTi和SME NiTi合金摩擦机制转变的影响研究[D];西南交通大学;2009年
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