樁承土袋拱加筋路堤工作機(jī)理的宏細(xì)觀研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，在深厚軟土地基上修建高速公路越來越多，樁承加筋路堤作為軟土路基處理的一種新型技術(shù)，其具有可快速填筑施工，施工工期短，能有效地控制地基的沉降和側(cè)向變形等優(yōu)點，在路堤下軟土地基處理中具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，土工合成材料加筋土工程中得到了廣泛的應(yīng)用，日本開始應(yīng)用一種新型加筋材料，即采用加筋材料包裹土體——土袋來加固軟土地基，與常規(guī)土工合成材料相比，其具有施工方便、造價低及環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點，土袋作為加筋材料引入樁承路

2、堤工程的探索具有重要意義。
　　 本文結(jié)合樁承加筋路堤的土拱效應(yīng)及加筋材料的拉膜效應(yīng)，提出了樁承土袋拱加筋路堤方法。由于其作用機(jī)理很復(fù)雜，且對于土袋及土袋拱的力學(xué)性質(zhì)、樁承路堤系統(tǒng)計算理論研究還很不夠，嚴(yán)重影響其應(yīng)用的科學(xué)性。因此，對樁承土袋拱路堤的工作機(jī)理進(jìn)行深入研究，揭示路堤系統(tǒng)的的荷載傳遞特性和變形規(guī)律并總結(jié)出一套設(shè)計方法具有重要的理論和工程實踐意義。
　　 基于上述背景，本文首先從土袋體在豎向荷載作用下的力學(xué)機(jī)理

3、分析著手，研究土袋體力學(xué)性質(zhì)，分別考慮矩形、半圓形及半橢圓形三種情況，建立土袋體受力模型，并求出了模型的解析解。研究表明：土袋體的強(qiáng)度增長主要是由于袋子材料的周長變形引起的；土袋體的拉應(yīng)力和豎向壓力均隨土袋體的尺寸和填充材料摩擦角的增大而增大。最后，應(yīng)用離散元方法驗證了土袋模型的假設(shè)條件及其解析解的準(zhǔn)確性。數(shù)值分析結(jié)果表明：土袋體在豎向壓縮過程中，謝積基本保持不變，周長應(yīng)變隨壓縮量的增大而增加；土袋豎向壓縮過程大致分為初始側(cè)向膨脹、中間

4、豎向壓密及袋子材料拉伸破壞三個階段。
　　 其次，通過模型試驗研究了樁承土袋拱加筋路堤的工作機(jī)理，分別研究了樁土應(yīng)力、路堤沉降、土拱效應(yīng)參數(shù)（樁土應(yīng)力比和荷載分擔(dān)比）的發(fā)展變化規(guī)律，對比分析了不同加筋形式樁承路堤的工作性狀，并選取一組典型工況進(jìn)行了長期試驗。室內(nèi)試驗結(jié)果表明，土拱效應(yīng)的發(fā)揮與填料高度、樁間距及土袋拱高度等因素有關(guān)；樁承路堤中存在土袋拱加筋，荷載傳遞效果較為明顯，且樁土沉降較為協(xié)調(diào)；結(jié)合細(xì)觀圖像分析，土袋拱腳外側(cè)細(xì)

5、觀參數(shù)變化劇烈，剪切作用較明顯；路堤填筑完成后，軟土地基固結(jié)對樁承土袋拱加筋路堤的土拱效應(yīng)影響相對較小。
　　 然后，對室內(nèi)模型試驗進(jìn)行模擬，主要分析不同土袋拱高度、填料高度及樁間距等工況下樁承路堤的工作機(jī)理，樁土應(yīng)力和位移的漸進(jìn)發(fā)展演化，并且對比分析了土袋拱加筋和無加筋體樁承路堤的工作性狀。數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，數(shù)值分析結(jié)果與室內(nèi)試驗結(jié)果雖量值有差別，但規(guī)律性一致；樁承土袋拱加筋路堤中土拱效應(yīng)不僅取決于樁間距、填料高度及土袋拱高度，還