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土工合成材料加筋土体的应力-应变特性研究

刘垂远  
【摘要】:由于加筋能明显改善土体不能受拉的特性,自1965年法国工程师Vidal提出现代加筋土概念后,国内外迅速修建了一些加筋土结构,并且开展了一些试验和研究。目前,加筋土已广泛应用于公路、铁路路基、边坡、挡土墙以及河岸等工程。为了更广泛、更有效的利用这种结构,深入了解加筋土结构在载荷作用下的各种性状是非常必要的。 在回顾前人研究成果的基础上,通过大量的三轴压缩试验,探讨了砂土和粘土在5种筋材、3种加筋层数情况下的应力-应变关系。并利用ANSYS软件考虑筋、土的相互作用对三轴试验进行了数值模拟计算。 试验结果表明,无论是砂土还是粘土,加筋均可提高土体的强度,并随着加筋层数的增加而增大,但加筋并不一定能改善土体的延性,加筋效果随围压的增大而减小。 加筋土样的三轴压缩主要存在两种不同的破坏型式,即拉断破坏和粘着破坏。当发生拉断破坏时,其应力-应变曲线为软化型,此时加筋仅增加土体的粘聚力分量;当发生摩擦破坏时,其应力-应变曲线为硬化型,此时加筋不但增加土体的摩擦分量,而且增加土体的粘聚力分量。 三轴试验结果表明普遍应用于土体应力-应变关系的邓肯-张模型同样能够作为加筋土的本构模型。 采用D-P模型和ANSYS软件数值模拟计算出的应力-应变曲线与试 WP=3 验结果吻合较好,说明D-P模型能较好的反应加筋土的应力-应变关系,计算出的破坏形状径向增大呈鼓状,跟试验结果非常类似。筋材表面上的正应力在试样的轴心处最大,并沿半径方向由内向外先逐渐减小,然后又逐渐增大;而筋材表面上的径向应力,随着半径的增大先逐渐增大,然后逐渐减小。


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