不同拉力方向下三向土工格栅加筋砂土张拉性状分析

摘要

作为一种主要的土工合成材料，土工格栅具有强度大、韧性好、承载力强、抗拉强度高、抗腐蚀、防老化、摩擦系数大、施工方便、使用寿命长等优点，近年来广泛用于公路、铁路、水利、机场、市政等领域。而在地形条件和结构复杂的工程中，加筋土受力方向不明确，极易影响土工格栅强度的发挥，进而对加筋土工程质量造成重大的安全隐患。三向土工格栅作为一种新型的加筋材料，拥有比双向土工格栅更优越的性能，但目前对三向土工格栅的研究较少。为了研究三向土工格栅在不同方向拉力下的张拉性状，在三向土工格栅室内拉拔模型试验的基础上，运用FLAC3D有限差分软件对三向土工格栅加筋土进行了数值模拟分析，并引入双向土工格栅，以与三向土工格栅模拟结果进行对比分析。同时，探索了法向应力、密实度、格栅型号等因素对土工格栅加筋砂土张拉性状的影响。研究结果表明： （1）在双向、三向土工格栅的拉拔应力达到峰值前，土工格栅的应力-应变曲线有明显的线形关系，应力-应变的关系曲线近似呈直线，变形为线弹性变形。 （2）法向应力对双向、三向土工格栅的峰值拉拔应力及界面上的拉拔摩擦系数的影响较大。随着法向应力的增大，土工格栅的峰值拉拔应力随之增大；而界面上的拉拔摩擦系数随着法向应力的增大而减小，且在法向应力较小时，摩擦系数减小的幅度大，在高法向应力下时，摩擦系数减小的幅度变小。 （3）与双向土工格栅相比，三向土工格栅在各个影响因素下的峰值拉拔应力及界面上的拉拔摩擦系数较大，三向土工格栅在各个拉力方向下的抗拉刚度的分布也较均匀，三向土工格栅的性能比双向土工格栅的好。 （4）拉力方向及格栅型号对土工格栅的峰值拉拔应力及界面上的摩擦系数的影响较小，但对土工格栅的抗拉刚度影响较大。 （5）砂土不同的密实程度对土工格栅的峰值拉拔应力、界面上的拉拔摩擦系数及土工格栅的抗拉刚度的影响都较小。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 土工格栅（geogrid）的概述

1.2.1 土工格栅的简介

1.2.2 土工格栅的分类

1.2.3 土工格栅的应用

1.3 土工格栅加筋结构研究现状

1.3.1 路基加固

1.3.2 挡土墙工程

1.3.3 边坡工程

1.3.3 桥台

1.4 本课题的研究意义及主要内容

1.5 技术路线

第二章 筋土本构模型理论研究

2.1 引言

2.2 土的常用本构模型

2.2.1 Mohr-Coulomb模型

2.2.2 Drucker-Prager模型

2.2.3 Cam-clay模型

2.2.4 Duncan-Chang模型

2.2.5 Lade-Duncan模型

2.3 弹性体本构模型

2.3.1 各向异性弹性模型

2.3.2 各向同性弹性模型

2.4 常用的屈服准则

2.4.1 Tresca屈服条件和广义Tresca屈服条件

2.4.2von Mises屈服条件和广义von Mises屈服条件

2.4.3 Mohr-Coulomb屈服条件

2.4.4 双剪应力屈服条件

2.4.5 三剪应力屈服条件

2.4.6 Lade屈服条件

2.4.7 修正剑桥模型屈服条件

2.5 本章小结

第三章 土工格栅张拉性状数值模拟分析

3.1 引言

3.2 FLAC数值模型

3.2.1 FLAC程序简介

3.2.2 土工格栅单元及参数确定

3.2.3 土工格栅模型的建立

3.2.4 模型验证

3.3 土工格栅张拉性能影响因素分析

3.3.1 法向应力对土工格栅张拉性能的影响

3.3.2 密实度对土工格栅张拉性能的影响

3.3.3 拉力方向对土工格栅张拉性能的影响

3.3.4 格栅型号对土工格栅张拉性能的影响

3.4 土工格栅抗拉刚度分析

3.5 土工格栅格栅应力分析

3.6 不同应变影响分析

3.7 本章小结

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢