土工格栅减小软基路面车辙的应用研究

摘要

近年来，土工格栅在水利、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路基的工程也比较多。但对土工格栅是如何减小软基路面车辙的作用却不十分清楚，计算方法不完善，不能满足实际工程的需要。因此，结合土工试验和具体的车辙试验，对土工格栅加固软基提高抗车辙能力做进一步深入系统的研究，为合理运用土工格栅在加固软土路基的设计和施工中提供理论依据是非常必要的。
　　 首先，对试验材料(软土、级配碎石和土工格栅)进行实验研究，并且对不同结构、材料、生产工艺的格栅和未加格栅的情况进行对比车辙试验。试验结果表明，加筋后路面车辙变形与未加筋时比较最多能减小23％。对比不同格栅的作用效果，其中抗拉强度最低的三角形网格格栅TX170，对减小软基路面车辙具有最好的效果，因为其本身的结构与级配碎石之间形成的嵌挤结构能更有效的发挥格栅本身的性能，所以表现出最好的抗车辙能力。
　　 其次，本论文针对车辙试验，在原有试验数据的基础上建立有限元分析模型。通过有限元分析更进一步验证了土工格栅减小软基路面车辙试验的结果，得到了试验中无法实测的各个部分的应力和位移，更能对模型在荷载作用下受力、变形的特性进行直观分析。同时，通过对不同因素的分析，总结出各种因素对车辙的影响规律。主要证实提高格栅的模量对于减小软基路面车辙作用效果不显著，所以在设计土工格栅时总是强调提高模量不完全正确。
　　 最后，在实验研究和有限元分析的基础上，通过机理分析研究本次实验状态下车辙的来源和形成过程，并且总结了加筋土基的承载力和变形的不同作用机理，选择出比较适合本次研究的改进的太沙基极限承载力理论，此理论可以证明土工格栅在处理软基时增加了地基承载力。通过进一步研究筋土之间相互作用和土工格栅的加固机理，得出土工格栅加筋作用主要依靠土体与格栅之间的嵌锁效应、摩擦效应和波纹效应，从而使软基路面车辙减小。

目录

文摘

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声明

第一章 绪论

1.1问题的提出

1.2研究背景

1.2.1土工材料的发展历史和工程应用概况

1.2.2国内外研究概况

1.2.3加筋土的设计方法

1.2.4加筋土的试验研究方法

第二章 土工格栅减小软基路面车辙的试验研究

2.1引言

2.2加筋与未加筋软基路面车辙的对比实验研究

2.2.1试验方案

2.2.2试验材料的物理力学性能

2.2.3铺筑试验路

2.2.4加载测试

2.2.5试验结果及分析

2.3不同结构的土工格栅减小软基路面车辙的对比试验研究

2.3.1试验方案

2.3.2试验材料的物理力学性能

2.3.3铺筑试验路

2.3.4试验结果及分析

2.4结论

第三章 土工格栅减小软基路面车辙的有限元分析

3.1引言

3.2加筋软基的单元离散

3.3土体单元

3.3.1土体本构模型的选取

3.3.2屈服准则

3.3.3流动准则

3.3.4弹性刚度矩阵

3.3.5土体单元类型

3.4土工格栅单元

3.4.1土工格栅的本构关系

3.4.2土工格栅单元类型

3.5接触面单元

3.6有限元分析

3.6.1计算软件

3.6.2建立模型

3.6.3计算结果与分析

3.7不同条件对车辙变形的影响

3.8结论

第四章 土工格栅减小软基路面车辙的机理分析

4.1引言

4.2路面车辙的来源

4.3加筋软基路面车辙的形成过程

4.4加筋软基路面车辙的应力、应变分析

4.5加筋机理分析

4.5.1筋土之间相互作用的基本原理

4.5.2土工格栅的加固机理

4.6结论

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果