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土工格栅加固软土地基的有限元分析

姜海洋  
【摘要】: 近年来,土工加筋技术在水利、铁路、公路、港口和建筑工程中已得到了广泛的应用,利用土工格栅加固公路软土地基的工程也比较多。但对土工合成材料的加筋效果却不十分清楚,计算方法不完善,不能满足实际工程的需要。因此,结合具体的工程对土工格栅加固路基的工作效果做进一步深入系统的研究,为合理运用土工格栅加固软土地基的设计、施工提供理论依据是非常必要的。 通过室内试验确定了有限元计算所需要的土体邓肯-张模型参数、筋土接触面单元参数以及土工格栅杆单元参数;提出了利用室内直剪试验模拟施工现场软土的c、φ值变化的方法;根据不同固结度下土的强度指标变化情况,利用有限元方法,对浅层软土地基在分级加载情况下的稳定性进行了研究,对有限元模型的准确性进行了验证;利用有限元方法对是否铺设土工格栅、铺设的合理位置和铺设层数进行了分析。 研究结果表明,铺设土工格栅能有效地控制软土地基的侧向位移,随着铺设格栅层数的增加,软土地基最大侧向位移逐渐向地基深处增加。在路堤坡脚竖直方向上,铺设土工格栅能减小3m深度范围内软土地基的侧向位移,对深度3m以下的软土地基效果不明显。如果只铺设一层土工格栅,在地面铺设对侧向位移的约束效果最好。铺设多层格栅比铺设一层处理效果好,但不明显。加筋也能够减少软土地基的竖向位移量,但是效果有限。铺设多层格栅时,每一层格栅所受内力要小于在该处只铺设一层格栅所受的拉力。铺设一层土工格栅时其材料作用发挥最明显,铺设两层或者五层土工格栅时其材料抗拉强度没有得到充分发挥,尤其是上层筋材。


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