土工合成材料加筋土体的应力-应变特性研究

摘要

由于加筋能明显改善土体不能受拉的特性,自1965年法国工程师Vidal提出现代加筋土概念后,国内外迅速修建了一些加筋土结构,并且开展了一些试验和研究.目前,加筋土己广泛应用于公路、铁路路基、边坡、挡土墙以及河岸等工程.为了更广泛、更有效的利用这种结构,深入了解加筋土结构在载荷作用下的各种性状是非常必要的.在回顾前人研究成果的基础上,通过大量的三轴压缩试验,探讨了砂土和粘土在5种筋材、3种加筋层数情况下的应力-应变关系.并利用ANSYS软件考虑筋、土的相互作用对三轴试验进行了数值模拟计算.试验结果表明,无论是砂土还是粘土,加筋均可提高土体的强度,并随着加筋层数的增加而增大,但加筋并不一定能改善土体的延性,加筋效果随围压的增大而减小.三轴试验结果表明普遍应用于土体应力-应变关系的邓肯-张模型同样能够作为加筋土的本构模型.采用D-P模型和ANSYS软件数值模拟计算出的应力-应变曲线与试验结果吻合较好,说明D-P模型能较好的反应加筋土的应力-应变关系,计算出的破坏形状径向增大呈鼓状,跟试验结果非常类似.筋材表面上的正应力在试样的轴心处最大,并沿半径方向由内向外先逐渐减小,然后又逐渐增大;而筋材表面上的径向应力,随着半径的增大先逐渐增大,然后逐渐减小.

目录

文摘

英文文摘

1概述

1.1土工合成材料的定义与发展史

1.1.1土工合成材料的定义

1.1.2现代土工合成材料简史

1.1.3土工合成材料的种类

1.2土工加筋技术的定义及发展

1.2.1土工加筋技术的定义

1.2.2土工加筋技术的应用与发展

1.2.3加筋土结构的特点

1.2.4加筋土技术的研究与进展

1.3土工加筋的基本理论

1.3.1摩擦加筋原理

1.3.2准粘聚力原理

1.3.3其它理论假定

1.4本文研究的目的和意义

2试验仪器、材料和方法

2.1试验仪器

2.2试验材料

2.2.1加筋材料

2.2.2土样

2.3试样制备及试验方法

2.3.1土样的制备

2.3.2试样的制备

2.3.3布筋方式

2.3.4试验方法

2.3.5试验计划

3试验结果及分析

3.1加筋土体的应力、应变及体变特征

3.1.1应力-应变曲线特征

3.1.2体变-应变曲线特征

3.2加筋土的破坏型式及破坏点的取值

3.2.1加筋土的破坏型式

3.2.2破坏点的取值

3.3不同加筋材料对试验结果的影响

3.4不同围压对试验结果的影响

3.5不同加筋层数对试验结果的影响

3.6抗剪强度指标

3.7小结

图

4加筋土的作用机理

4.1拉断破坏

4.2粘着破坏

4.3小结

5加筋土的本构模型

5.1加筋土本构模型的发展

5.1.1弹性模型

5.1.2弹塑性模型

5.1.3流变模型

5.2土体的邓肯-张模型

5.3加筋土的本构模型

5.4验证比较

5.5小结

图

6有限元分析

6.1概述

6.2等参元分析

6.2.1等参变换

6.2.2单元矩阵的变换

6.2.3数值积分方法

6.2.4形成单元刚度矩阵

6.2.5总体平衡方程

6.2.6单元应力计算

6.3 Drucker-Prager准则

6.4程序简介

6.5三轴试验的数值模拟

6.5.1材料特性

6.5.2网格的划分

6.5.3加载及边界条件

6.5.4接触面单元

6.5.5结果分析

6.6小结

图

7结论

参考文献

在校期间科研成果简介

声明

致谢