基于不完全土拱效应的土工格栅加固机制与设计方法

摘要

假设理想条件下的倾斜滑移面,根据路堤底部产生的相对位移下的土工格栅膜效应,利用莫尔圆推导出在土工格栅不同挠曲变形时土体中剪应力的计算公式,根据应力平衡条件得到路堤土的应力–应变状态。这种剪应力没有达到屈服状态时路堤土中应力调整即应力重分布现象称为"不完全土拱效应"。同时,设计以水袋泄水模拟路堤底部产生差异沉降的大型模型试验,分别监测路堤特定位置处的沉降、静止土压力以及铺设的土工格栅的轴向拉应变,代入模型计算并且与现有的几种设计理论比较。结果显示:Terzaghi方法与Handy方法的应力计算都不考虑差异沉降的过程,由于对侧向应力系数的定义不同,前者的竖向应力结果偏小而后者偏大;对于土工格栅的轴向拉应变,Giroud方法计算值偏向于保守,虽然Esponiza方法与实测结果比较接近,但是考虑到长期安全性以及土工材料的耐久性,采用本文的计算方法是比较合理的。