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原文传递小间距加筋挡土墙特性研究

论文题名：	小间距加筋挡土墙特性研究
关键词：	道路工程;路基防护;加筋挡土墙;土拱效应
摘要：	传统的加筋土挡墙MSE在土木工程领域得到了广泛的应用，但传统的加筋土挡墙由于加筋间距较大，存在结构侧向位移较大、整体变形不协调、面板附近筋带应力集中等问题。鉴于传统加筋土挡墙结构缺陷，国外学者提出了加筋间距小于0.3m的新型加筋土结构，即小间距加筋土(Geosynthetics Reinforced Soil，GRS)挡墙。初步研究发现其结构具有沉降量小、整体稳定性好和良好的抗震性能。为探索小间距加筋土挡墙与传统加筋土挡墙的区别，了解小间距加筋土挡墙加筋机理，获取小间距加筋土挡墙变形规律。本文对其加筋机理及其结构特性进行研究，以促进小间距加筋土挡墙在我国公路工程领域的推广应用。　　本研究主要内容包括：⑴对加筋土结构土拱效应研究进展和GRS挡墙研究进展两方面进行了文献综述。⑵利用PFC软件建立双轴试验模型，对粘性土体颗粒进行参数标定，结果表明：颗粒级配粒径范围在4-12mm，最大与最小粒径比为3时，土样模型几乎没有悬浮的颗粒，试样土体级配较好；在模拟双轴试验时，若颗粒的摩擦系数拟定过大，颗粒容易发生挤压重叠，导致模拟的土体出现失真，建议摩擦系数尽量控制在1.0以下；颗粒摩擦系数为0.7时，模拟土体的抗剪强度指标最为合理。⑶利用PFC软件建立加筋土结构颗粒流数值模型，分析了加筋间距、填料孔隙率和筋-土界面摩擦系数等对加筋土结构土拱效应的影响。结果表明：加筋间距过大时无法形成土拱，加筋间距过小时面板处土体受筋带约束大，土体整体变形均匀，土拱现象不明显;加筋间距在0.2～0.4m时有土拱形成，但加筋间距为0.2m时土拱效应最为明显；加筋土挡墙结构面板处土压力大小随加筋间距的增大而增大，且大致为线性关系;当加筋间距≤0.1m时，加筋土挡墙面板几乎不受力；土体颗粒空隙率为0.1，摩擦土拱效应最为明显；筋-土摩擦系数在0.8时颗粒间的接触力最大，土拱效应最为明显;而摩擦系数为0.3时颗粒间的接触力很小，几乎不存在土拱现象。(5)随着加筋土结构面板向临空面移动，土体颗粒也随之产生位移，且随面板的位移量的增大而增大。⑷利用FLAC软件分别建立GRS和MSE两种挡墙模型，分析了结构筋材的拉应力和墙体的竖向及侧向位移;采用强度折减法，分析了两种挡墙模型的塑性区域，并计算了两种挡墙模型的稳定性系数，结果表明：两种结构的筋带拉应力分布情况相似，沿加筋土挡墙高度方向，筋带拉应力随墙高的增加而减小；GRS挡墙和MSE挡墙墙顶最大沉降均出现在离墙面板较近的区域，且施工期的沉降量远大于运营期的沉降量；GRS挡墙最大侧向位移出现在靠近面板中下部区域，且侧向位移云图呈腰鼓分布;而MSE挡墙最大侧向位移出现在整个墙顶位置，侧向位移分布云图近似呈三角分布；两种挡墙模型中上部区域面板处的侧向土压力比较小，随着挡墙埋深的增加，面板处的侧向土压力逐渐增大。⑸通过离心模型试验方法，分别对GRS挡墙和MSE挡墙模型进行加载前后的对比试验，分析了墙体的竖向位移及土压力分布规律;并对两种模型在极限荷载作用下墙体的整体变形、破坏情况进行分析。结果表明：两种加筋土挡墙的墙顶沉降差异主要体现在加筋土结构范围内，而未加筋土体范围内沉降差异不大；面板后侧向土压力随填土高度增加呈非线性增加，且MSE挡墙侧向土压力大致为GRS挡墙侧向土压力的两倍；两种加筋土挡墙结构面板后和筋带末端的侧向土压力均呈非线性变化，大致呈S型曲线分布。
作者：	陈彬
专业：	交通运输工程；道路与铁道工程
导师：	郑智能;凌天清
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文