基于3D打印的立体格栅网筋土界面剪切特性研究

摘要

在传统平面土工格栅基础上增加横肋厚度构成立体格栅网,其增强型横肋产生的被动阻抗作用可有效限制土体变形。为了研究立体格栅网中增强型横肋对筋土界面剪切特性的影响,基于3D打印技术,制作了5种不同横肋厚度(t=3,6,9,12,15 mm)的土工格栅模型,通过室内大型直剪试验分析不同横肋厚度和竖向应力(σ=20,40,60 kPa)对立体格栅网界面直剪特性的影响;并在试验基础上,进一步探讨了剪切模式下增强型横肋厚度对被动侧阻力的影响,提出横肋侧阻力的理论计算公式。结果表明:不同竖向应力下立体格栅网界面(t=6,9,12,15 mm)的破坏剪应力平均值较平面土工格栅(t=3 mm)分别提高了4.2%、19.3%、29.7%和39.1%,界面最终剪胀量分别增加了0.093、0.192、0.282、0.337 mm;增强型横肋的存在提高了界面的似黏聚力和摩擦角,似黏聚力和摩擦角值随着横肋厚度的增加而呈现出递增趋势;建立了横肋对土颗粒提供的被动侧阻力计算公式,并通过直剪试验结果对侧阻力计算公式进行了修正,修正后的理论计算值与试验结果吻合度较好。