基于拉拔试验和离散元模拟的单、双层土工格栅加固道砟的研究

摘要

工程中运用土工格栅加固道床,以通过增强水平约束来减少道砟层竖向累积沉降和侧向位移。为深入研究土工格栅对道砟的加固机制,采用自制多层格栅拉拔设备,在静荷载下进行了大、小孔径土工格栅的单、双层铺设抗拔试验,分析了格栅孔径、铺设深度及层数对拉拔阻力的影响。通过单层铺设得到不同深度的拉拔阻力标准值,提出了双层加固效应系数η,量化了双层铺设加固能力并探讨了最佳铺设方式。通过离散元方法模拟了65 mm孔径格栅双层铺设于200~300 mm的工况,从细观角度分析拉拔过程中双层格栅加筋道砟内部应力链的和法向接触力矢量的分布情况。结果表明:对于现行规范的级配道砟,65mm孔径格栅加固能力优于32mm孔径格栅;双层铺设时的极限拉拔阻力均不同程度地大于单层铺设时两层的拉拔阻力标准值之和,双层加固效应的发挥与格栅孔径及双层间距有一定的联系。模拟结果也验证了在拉拔过程中,双层格栅之间形成加固效应的叠加,法向接触力矢量分布情况表明双层格栅存在联锁加固效应。