格宾网加筋红层软岩土石混填路堤力学行为的现场测试与数值模拟

时间：2016-11-13 14:25:14 | 来源：晟江格宾网 | 作者：晟江格宾网

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　　摘要:为掌握格宾网加筋红层软岩土石混填路堤的力学行为，通过加筋路堤现场测试研究路堤土压力、路堤内部潜在破裂面、格宾网筋材和石笼墙面变形等力学行为，并结合FLAC}D数值模拟，分析格宾网加筋问距、加筋长度、地基土的压缩模量、强度指标及路堤填料压实度变化对其力学性状的影响。现场测试表明:格宾网拉应变沿路堤横断面非均匀分布，路堤内部潜在破裂面近似“改进双线段简化破裂面”;石笼面墙在墙背平面内类似梁弯曲变形，在墙背平面外以向外鼓胀变形为主; 墙后同一标高处填土竖直土压力呈非均匀分布;墙背实测水平土压力与墙高呈非线性关系，路堤填筑高度大于7.5 m时，墙背水平土压力接近朗肯主动土压力值。数值模拟表明:加筋问距及长度变化对路堤侧移的影响明显大于对沉降的影响，格宾网竖向加筋问距宜为0.5}-1.0 m，水平加筋长度宜为0.7H}-1.OH;地基土压缩模量改变对路堤沉降有较大影响，为控制路堤小均匀沉降，地基土压缩模量宜大于5 MPa;为控制墙面侧移增长速度，地基土薪聚力小小于15 kPa;红层软岩土石混填路堤填料压实度宜控制在93%以上。

　　引言

　　路堤采用经过破碎或风化的红层软岩填筑，填料经压实后即为红层软岩土石混合体。目前，红层软岩土石混合体已被应用于我国铁路和公路路堤修筑[t-2]。为改善红层软岩土石混填路堤开裂、稳定性不佳及不均匀沉降等病害给行车安全性和舒适性造成的极不利影响，有关研究人员利用了加筋技术加固红层软岩土石混合体。孙乔宝等[m提出红砂岩公路路堤病害的土工格栅加筋处治措施;喻泽红[[4] 徐望国[f51等通过室内剪切试验分别得到土工合成材料和土工格栅加筋红砂岩风化土的强度与变形特性;蒋建清等[f}l通过室内大三轴试验研究格宾网加筋红砂岩粗粒土的强度和变形特性;黄向京等f}-81 研究了格宾材料在红砂岩粗粒土中的拉拔特性和承载特性;蒋建清[f}l、李的}to}等基于抗震试验和FLAC;D 数值动力分析，得到格宾加筋红砂岩粗粒土挡墙的抗震性能和地震动力特性;Lin等[of]通过室内模型试验获得格宾加筋红砂岩粗粒土挡墙在重复荷载作用下变形特性。

　　可见，目前主要采用土工合成材料、土工格棚等传统加筋材料及格宾网新型筋材对红层软岩土石混合体进行增强加固处置。其中，格宾网是镀锌戴镀高尔凡并覆塑的低碳钢丝经机器编织而成的六边形双绞合金属网面，将其置于土体内部用以加固士体是一种新型的土工加筋技术[12]。文献[[6, 12]表明，与传统土工格栅加筋方案相比，格宾网加固红层斩岩土石混合体获得了更好的强度特性、更佳的约束路堤土体变形的能力。然而，由于对格宾网加筋红层软岩土石混填路堤力学行为缺乏系统研究，目前国内尚无相关的规范、规程指导设计与施工，可供参考的研究资料仍相当医乏。为此，本文结合格宾网加筋红层软岩土石混填路堤原位试验和FLAC;I 数值模拟分析，研究格宾网筋材变形、路堤内部港在破裂面、路堤竖向土压力、水平土压力、石笼t 面变形等力学性状，并分析地基土的压缩模量和强度指标及路堤填料压实度变化对格宾网加筋红层斩岩土石混填路堤力学行为的影响，为格宾网加筋红层软岩土石混填路堤的设计和施工提供重要参考。

　　2试验路堤概况及FLAC3D数值模型

　　试验路堤概况及观测点布置

　　某高速公路地貌以丘陵地貌为主，微地貌为冲洪积平原，其部分路段采用了格宾网加筋红层软岩土石混填路堤结构。试验路堤下部为含石笼(91香蕉视频苹果下载软件内填充石块)面墙的格宾网加筋土结构(见图1(a)), 上部为坡面格宾网反包的格宾网加筋土结构(见图1(b))。现场测试元器件布置方案如图1(c)所示，从距石笼面墙内侧1.2 m处开始，每隔1.2 m在格宾网上沿垂直于路堤中线方向安装一个柔性位移计;沿垂直于路堤中线方向，距石笼面墙内侧0.8}- 1.0 m处开始每隔1.5 m在相应标高处土层内埋设一个竖直土压力盒;在每个石笼背面安装一个水平土压力盒;在路堤上、中、下选择3个石笼，分别在其与路堤填土接触的背部布置4个柔性位移计监测其水平和竖直方向上的变形(见图1(a), 1(c));在路堤坡面上、中、下分别取点监测路堤坡面位移。

　　格宾网筋材变形分析

　　格宾网筋材沿筋长方向的变形随路堤填筑进度变化规律如图3所示。由图可以看出，随着填土高度的增加，格宾网筋材拉应变呈逐渐增大趋势，路堤填筑初期格宾网拉伸变形增长速度快、后期增长慢，停止填土后趋于稳定。这主要是由于填土高度增加后，格宾石笼面墙所受水平土压力增加，使得墙后格宾网筋材与填料之间的相互作用效果逐渐发挥，在格宾网内产生足以平衡石笼面墙所受增量水平土压力的筋材拉力，使得格宾网筋材拉应变有一定幅度增长。

　　石笼在墙背平面内竖直方向受到压缩，水平方向的变形以受压为主，但亦有受拉情况出现，这主要是由于石笼沿公路纵向的沉降不均匀以及水平土压力分布不均匀等引起的。例如，第7 层石笼背面上部纤维以受压为主，其下部纤维以受拉为主，这类似于受弯梁的变形特征。石笼在墙背平面外的变形以向外鼓胀为主。

　　(1)路堤填筑初期格宾网拉伸变形增长速度快、后期增长慢;格宾网拉应变沿路堤横断面非均匀分布，存在一个或多个峰值点。格宾网加筋红层软岩土石混填路堤内部潜在简化破裂面上线段倾角与墙面倾角相等、上线段顶点距离墙顶的水平距离为 0.4H C H为墙高)，下线段起于墙趾、与上线段的交点距墙底的竖直距离为0.4H。

　　(2)石笼面墙在填土荷载作用下在墙背平面内类似梁弯曲变形，在墙背平面外以向外鼓胀变形为主。

　　(3)随路堤填筑高度增加，路堤同一标高处填土竖直土压力为非均匀分布，石笼面墙背附近土压力偏小，在格宾网筋材中部、后部土压力偏大，形成一个或多个竖直土压力峰值点。随路堤填筑高度增加，路堤水平土压力沿墙高非线性分布，墙背水平土压力上部小、下部大，当路堤填筑高度在7.5 以上时，墙背水平土压力接近朗肯主动土压力值。

　　（4)随看加筋长度增加和加筋间距减小，路堤的沉降和石笼墙面侧移呈减小趋势。水平加筋长度变化和竖向加筋间距变化对路堤侧移的影响明显大于对沉降的影响。为控制路堤的侧移和沉降，格宾网。

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