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塑料土工格柵加筋土特征研究

發布時間:2018-12-10 10:51   閱讀:次   字號:  

塑料土工格柵是一種新興的土工合成材料,是用高強度聚丙烯或高密度聚乙烯的高分子聚合物片材,在一定的溫度下,經過擠板壓延、衝孔、縱向拉伸(使高分子聚合物的分子鏈定向排列,達到提高其抗拉強度的目的)、冷卻定型等工藝過程製作而成的片網狀結構物。將塑料土工格柵置於土體內部,表麵或各層介質之間,利用土和土工格柵之間的相互作用,可以充分發揮土體較好的抗壓性能和塑料的抗拉性能,使整個土體整體受力條件得以改善。
  
容器的厚壁用8cm厚的木板做成,體積大小為0.95×0.95×0.95m3。用三角鋼板固定外圍,以避免測向變形。兩個矩形鋼板構成夾具,通過螺栓固定塑料土工格柵。在鋼板和土工格柵之間放置一層橡膠,以防止土工格柵破損。利用簡單的堆積重物來實現圍壓N,拉力用花欄螺栓實現。塑料土工格柵為番茄app公司生產的TGDG35和TGDG25兩種,土工格柵在試驗土體中的界麵特性和性質見表1。


塑料土工格柵加筋土特征研究


表 1土工格柵的界麵性質
  土工格柵
  類型 試驗圍壓
  (KPa) 最大拉力
  (kN) 殘餘拉力
  (kN) 最大位移
  (mm) 最大應變(%) 界麵視摩擦角(o) 殘餘界麵視摩擦角(o)
  TGDG35 27.7 15.0 13.2 38 1.234 31.0 27.9
  TGDG25 27.7 14.0 13.4 33 1.030 29.3 28.2  
  
理論公式:沿筋材表麵的摩擦力的表達式是

  

(1)其中, x為塑料土工格柵沿埋深x處的摩擦應力; T(x)為塑料土工格柵沿埋深x處所受的拉力。
  

(2) 其中 E為塑料土工格柵在彈性範圍內的彈性模量;x為塑料土工格柵沿埋深x處的應變;d為塑料土工格柵的厚度。於是,有試驗結果與理論分析
  

試驗結果表明,隨著土工格柵在施拉端所受拉力的不同,筋材表麵的摩擦力分布並不是一成不變的。以土工格柵TGDG35為例,在拉力較小時,例如在為1 k和k的時候,摩擦應力在靠近施拉端的點數值較大,並且隨著拉力的增大,數值增加得也較快;而在靠近尾端的點,與、點相比,幾乎可以看作為零。當T為k和k時,點已逐漸到了穩定,而和點的摩擦力也迅速增加,而點的摩擦力增加還是較為緩慢。隨著拉力的進一步增大,當T為kN時,點達到峰值,隨後進入殘餘屈服階段,、兩點的摩擦力增加加快,點向峰值逼近。當拉力再增大時,峰值向後傳遞到點和點,點也進入殘餘屈服階段,最後整個界麵都進入了屈服,土工格柵被拉出。對於TGDG25,由於材料本身的剛度較小,在拉出過程中應變片多有損壞,但也明顯地看出上述趨勢。
  
從上述的分析可知,在土工格柵的拉出行為過程中,隨著土工格柵在施拉端所受拉力的增大,整個過程可以人為地將其分為不同的階段。將土工格柵與土體之間摩擦應力的發展分為3個階段。當加筋材料所受的拉力較小,摩擦應力主要分布在施拉端,呈近似的三角形分布,這時,摩擦應力不能傳遞到尾端,靠近尾端的部分沒有發揮作用,稱為起始階段;當筋材所受的拉力進一步增大,摩擦應力開始傳遞到尾端,靠近尾端的加固筋開始發揮作用,這時稱為應力發展階段,應力發展階段的特點是應力分布到筋材的全部範圍;當筋材所受的拉力再增大,靠近施拉端的部分開始進入屈服階段,已經無法提供更多的摩擦力,摩擦力峰值向後傳遞,後端的摩擦力呈迅速增加,這個階段可以稱為局部屈服階段;等到筋材將要被拔出時,尾端的摩擦應力也進入屈服,即整個筋材的摩擦力全部進入屈服,即為整體屈服階段。而在高圍壓或長埋深的情況下,在局部屈服階段筋材會出現拉斷破壞的現象,此時摩擦應力至多經曆起始階段、發展階段、局部屈服階段,而不具備完全屈服階段。
  
通過試驗,對塑料土工格柵加筋土應力分布特征進行了研究。結果顯示,塑料土工格柵與土體之間的摩擦力隨拉力的升高而增加,其摩擦應力的發展模式可以分為四個階段,起始階段,發展階段,局部屈服和完全屈服階段;在高圍壓或長埋深的情況下,筋材會出現拉斷破壞,這時的摩擦應力至多經曆前三個階段,而不具備完整的四階段應力發展模式。

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