柔性加筋土复合体强度及变形特性试验研究

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1、柔性加筋土复合体强度及变形特性试验研究第1章绪论1.1课题研究的背景近年来，我国公路交通建设规模不断扩大，根据交通部2020年远景目标发展纲要计划，将在2020年前建成由五纵七横构成的全国国道主干线公路网[1]。在公路交通建设发展迅猛的同时，新的工程材料和技术得到推广应用和发展，如土工合成材料在公路工程建设中广泛应用，且已经成为继水泥、钢材、沥青后的第四大道路建筑材料[2]。然而土工合成材料加筋土技术像很多工程技术一样，加筋土理论及加筋机理的研究总是落后于工程实践的发展，至今，加筋土工程的设计仍然缺乏合理的理论指导与合理的设计计算方法[3]。

2、如传统的加筋土支挡结构是沿用重力式挡土墙的设计理念：挡墙土压力理论，即挡土墙墙后填土体需要依赖挡墙外部支撑维持其稳定性，而挡土墙所受的压力一般按朗金土压力理论或库伦土压力理论计算[4-5]。对于加筋土挡土墙，按照现行的设计理念是依靠拼装式面板和与之牢固连接的拉筋共同平衡土压力。对于加筋挡土墙等支挡结构物来说，墙越高，总土压力越大，因此，高加筋土挡土墙通常要承受很大的土压力，那么要求用于加筋土挡土墙的面板必须为厚重的砌块，加筋材料必须为特别加强的土工合成材料，而一般的土工合成材料不能使用[6]。由以上分析可见，加筋土支挡结构按照传统的计算理论和

3、设计理念设计时，随着挡土墙的不断增高，对加筋材料强度的要求不断增加。这将导致加筋土工程的成本大幅增加，从而使加筋土工程不再具有经济性的优势，尤其对高加筋土支挡结构而言。而且按传统设计方法的加筋土支挡结构，难以发挥筋材高抗拉性能和加筋土结构高承载力、变形小及良好的抗震性能。在公路建设规模不断扩大的同时，高速公路以及其他高等级公路建设大规模向山区发展[7]。在山区修建公路时常会遇到公路通过农田区域，或者受地形条件限制，高路堤边坡往往不能按规范设计边坡自然堆放，受限地区也不宜采用桥梁方案以桥代路，那么修建加筋陡坡路堤或者高的加筋土挡土墙将成为最佳的

4、选择之一。..1.2国内外研究现状法国的工程师Henri.Vidal在20世纪60年代初通过三轴压缩试验研究结果首次提出了加筋土的概念，不久之后发表了有关加筋土技术的进一步研究成果并提出了相应的加筋土工程设计理论[4]。1965年，法国首次采用加筋土技术理论成功修建了第一座公路加筋土挡墙[19]。自法国在加筋土工程技术方面取得成功应用，这种具有很多优良工程特性的加筋土结构物便引起了各国工程领域和学术领域学者们的关注和重视，同时也使得加筋土这一新型技术的研究得到迅速发展[20]。进入70年代，加筋土技术在各国得到了广泛传播，同时加筋土技术相关的

5、试验和理论研究工作也相继地进行着[21]。到了80年代，学者们在进一步研究加筋土结构的工程特性和完善加筋土工程的设计计算理论的同时对加筋土工程填料的选择及加筋材料的应用范围等方面开展了大量的研究工作[22]。进入21世纪，各国学者在加筋土试验研究方面做了大量的研究工作，加筋土的设计计算理论不断完善，同时，对加筋土结构的耐久性、动力特性和抗震性能也进行了更进一步的研究。在我国将加筋土技术应用于工程实践中已有悠久的历史，如在夯筑土墙中添加草筋或竹条，用柴排加固软土地基，用树木枝条或者土袋加固堤岸防洪工程等。我国于20世纪70年代后期引进现代加筋土

6、技术，该项技术自引进以来历经研究到逐步推广的过程发展速度很快。随着加筋土技术在工程实践中的广泛应用，我国学者对加筋土技术进行了大量的积极的研究探索工作。在理论研究、试验研究及加筋土技术应用等方面均取得了重要的成果，促使加筋土技术得到更广泛的应用，加筋土结构设计计算理论方面的研究也得到进展。第2章柔性加筋土复合体无侧限抗压强度试验2.1试验土的基本物理力学指标试验试验用土材料有黄土、粘土、碎石、干粗砂，黄土取自内蒙某高速公路工地，碎石取自某建筑工地。采用筛分法试验测定干粗砂，碎石的颗粒级配组成，采用密度计法测定黄土的颗粒级配组成，通过液塑限试验

7、确定黄土的液塑限指标及塑性指数，采用轻型击实试验方法确定黄土的最优含水率及最大干密度，试验结果及相应的技术指标见表2-1、表2-2、表2-3及图2-1。其中，试验方法及试验步骤按照《公路土工试验规程》[49]（JTGE40-2007）进行操作。2.2土工合成材料基本力学特性试验采用双向土工格栅，无纺土工布两种土工合成材料作为加筋材料，无纺土工布其单位质量为174g/,土工格栅的技术指标见表2-4。无侧限压缩试验以碎石黄土、碎石粘土、干粗砂等为填料。除了加筋砂试样，其余试样的含水率均取各填料的最佳含水率。为测得各填料的最佳含水率和最大干密度，笔

8、者进行了一系列的击实试验。采用轻型击实试验方法确定碎石黄土A（m碎石：m黄土=3:7）、碎石粘土B（m碎石:m粘土=8:2）、碎石粘土C（m碎石:m粘土=8.5:1