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北京西六环膨胀岩(土)中加筋拉拔试验及其数值仿真

张智斌  
【摘要】:柔性支护技术首次用于治理北京西六环沉积型膨胀岩(土)堑坡已获成功,支护体中土工格栅与膨胀土填料间摩擦、U型钉锚固及上下格栅反包连接构成边坡整体强度,而拉拔试验是确定其相互作用的最好方法。为获得膨胀土中加筋作用机理、界面参数并优化设计方法,本文开展西六环膨胀岩(土)中加筋拉拔试验研究及其数值仿真。 为确定CS-LB01大型数控拉拔试验系统进行筋土界面试验的合适条件,以西六环三种膨胀土为填料,采用两种格栅加筋,通过改变上覆荷载、拉拔速率、土样含水率及固结时间完成了33组拉拔试验,获得各因素的影响程度,基于此并考虑实际工况,分析提出合适的试验条件。 为探讨拉拔力与格栅强度、几何特性间关系,用湖北力特生产的五种格栅及2#土样为材料,进行了系列试验,得到拉拔力不仅与筋材强度有关,而且还与相同埋入长度时的横肋数有关,实施柔性支护时,加筋材料的选择应综合考虑这两方面因素。 为模拟柔性支护的实际工况,还设计并开展了格栅尾部用两种钢钉固定的拉拔试验,结果表明,拉拔力较未加钉固定的测试值有较大提高,说明U型钉锚固对提高柔性支护整体强度发挥了重要作用。 最后,采用FLAC3D模拟了膨胀土中加筋的拉拔试验过程,格栅采用FLAC特有的Geogrid结构单元,土样选用摩尔—库伦本构模型,获得的拉拔力与位移曲线形状与试验时机器自动绘图相差无几,同时还得到格栅发生有效拔出时土体的位移场分布、竖向应力分布、筋土界面水平向应力分布以及界面摩擦阻力分布,可为加筋作用机理、界面参数分析提供参考。


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