土工格柵加筋紅砂巖粗粒土的加筋機(jī)理研究

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1、第6期(總第150期)2010年12月中圄千盛暑張No．6(SeriaINo．150)CHINAMUNICIPALENGINEERINGDec．2010土工格柵加筋紅砂巖粗粒土的加筋機(jī)理研究杜勇立(湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院。湖南長(zhǎng)沙410008)摘要：針對(duì)紅砂巖粗粒土在不同加筋情況下．分別進(jìn)行了不同圍壓條件的大三軸剪切試驗(yàn)。對(duì)各試樣的抗剪強(qiáng)度特征和破壞形式進(jìn)行了深入分析和比較．并以此為基礎(chǔ)，對(duì)土工格柵加筋紅砂巖粗粒土的加筋機(jī)理進(jìn)行深入研究。指出加筋可以有效地提高紅砂巖的黏聚力。但對(duì)摩擦角提高的貢獻(xiàn)不大：同時(shí)指出工程設(shè)計(jì)與施工中，應(yīng)盡量控制工程含水率在最佳含水率左右。關(guān)鍵

2、詞：紅砂巖粗粒土：土工格柵：加筋：破壞形式；加筋機(jī)理中圖分類號(hào)：U414．11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004-4655(2010)06-006蝴紅砂巖土在我國(guó)南方地區(qū)分布很廣。隨著我國(guó)交通工程建設(shè)的迅猛發(fā)展．紅砂巖土作為路基填料的應(yīng)用越來(lái)越多．而在紅砂巖路堤邊坡土中加入土工格柵能使邊坡受力趨于均勻．可以有效改善邊坡內(nèi)部的應(yīng)力分布。但目前對(duì)土工格柵加筋紅砂巖粗粒土的加筋機(jī)理尚缺乏深入分析和研究。本文針對(duì)不同加筋的紅砂巖粗粒土。按JTJ05l一1993《公路土工試驗(yàn)規(guī)范》在不同圍壓條件下進(jìn)行大三軸剪切試驗(yàn)．并進(jìn)行了深入分析和比較研究．為類似工程的設(shè)計(jì)與施工提供借鑒和參考l

3、lJ。1試驗(yàn)材料與試樣制備1．1試驗(yàn)材料試驗(yàn)所用的紅砂巖粗粒土取白基金項(xiàng)目依托工程所在的湘潭至衡陽(yáng)西線高速公路施工現(xiàn)場(chǎng)。將其運(yùn)至試驗(yàn)室風(fēng)干．通過(guò)常規(guī)土工試驗(yàn)閉，獲得紅砂巖的主要物理指標(biāo)見表1。襄1紅砂巖粗粒土的主要物理性能指標(biāo)l液限形膨塑限形跏塑性指數(shù)仉最優(yōu)含水率，％最大干密度，g·cm。I34．522．512141．73試驗(yàn)所用的土工格柵標(biāo)準(zhǔn)形狀和力學(xué)參數(shù)分別見圖1和表2。由于三軸試樣為圓柱形，試樣制備前應(yīng)注意保證格柵的完整性．以保證剪下來(lái)的格柵至少有2條相鄰的橫肋。土工格柵在試樣中的位置如圖2所示。收稿日期：2010-08-05基金項(xiàng)目：湖南省交通科技項(xiàng)目(2006

4、12)作者簡(jiǎn)介：杜勇立(1973一)，男，湖南雙峰人，高級(jí)工程師．國(guó)家注冊(cè)咨詢工程師，碩士，主要從事高速公路邊坡設(shè)計(jì)與研究。f卷寬(橫向{圖1土工格柵加筋材料標(biāo)準(zhǔn)尺寸表2土工格柵的物理力學(xué)特性l斷裂荷載斷裂的伸長(zhǎng)率2％應(yīng)變時(shí)的強(qiáng)度5％應(yīng)變時(shí)的強(qiáng)度I刪．m_1，％，kN·m一1，l【N·m一1I72．2lO．525．446．0筋2層筋3層圖2加筋兩層和三層時(shí)土樣示意圖112試樣制備1)代表性級(jí)配的選擇。將全部土樣置于橡皮板上風(fēng)干后依次過(guò)篩，按粒徑(d)60。40mm、40～20mm、20-10mm、10—5mm、<5mm分組并稱量，計(jì)算各粒組含量百分?jǐn)?shù)。并測(cè)定粒徑>5mm

5、土(或各粒組)及粒徑<5mm土的風(fēng)干含水率。土樣中含有的超粒徑顆粒。當(dāng)超過(guò)試驗(yàn)儀器允許的粒徑時(shí)．采用等量替代法，即根據(jù)儀器允許的最大粒徑以下和粒徑>5唧的土粒按比例等質(zhì)量替換超粒徑顆粒．中圄千放工靠杜勇立：土工格柵加筋紅砂巖粗粒土的加筋機(jī)理研究2010年第6期粒徑替換方式見(1)、式(2)。B2毒麓％(1)B=∑B=∑％+Po(2)l式中：＆為處理后d>5mm某一粒級(jí)含量，％；P5為粗料含量，％；R為超粒徑料含量，％；P慨為處理前與島對(duì)應(yīng)的粒級(jí)含量，％。然后，采用算術(shù)統(tǒng)計(jì)法確定代表性級(jí)配。再將取好的土樣拌和均勻．平鋪在不吸水的墊板上．根據(jù)要求含水率按規(guī)程計(jì)算加水量為‰2

6、可告蒜o·Ol(塒’一wo)(3)俅o=tl}lt'5+塒2(1一P5)(4)式中：砜為土樣所需加水量，kg；m為風(fēng)干土樣總質(zhì)量，kg；Wo為風(fēng)干土樣總含水率，％；W’為制樣含水率，％；W1為>5mm粒徑風(fēng)干土樣含水率，％；W2為<5mm粒徑風(fēng)干土樣含水率，％。計(jì)算好達(dá)到規(guī)定含水率所需加水量后．用噴霧器均勻地將水噴灑到土樣。邊灑水邊拌和。所需水量全部加完后。將土樣用不透水橡皮膜覆蓋。濕潤(rùn)24h。為了使研究對(duì)工程設(shè)計(jì)具有更直接的指導(dǎo)意義。試樣的含水率控制為最佳含水率14％左右。2)設(shè)備安裝與試樣成形。將土樣按壓實(shí)度(93％)要求壓實(shí)成形后，拆去成形筒，測(cè)定其直徑D扭高度凰

7、；接著檢查各進(jìn)水、排水和排氣線路，裝入壓力室；向壓力室充滿水后密封：將整個(gè)壓力室移至加載裝置處。安裝好百分表等加載所需設(shè)備。接下來(lái)就可以按JTJ015—199l《公路加筋土工程設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行飽和、固結(jié)、排水、加載、卸載試驗(yàn)。2試驗(yàn)成果與分析2．1試樣的強(qiáng)度特征試驗(yàn)先后對(duì)素紅砂巖粗粒土、加筋2層土工格柵和加筋3層土工格柵的紅砂巖粗粒土試樣。按JTJ016--1991《公路加筋土工程施工技術(shù)規(guī)范》要求進(jìn)行在不同圍壓(100kPa、200kPa、300kPa、400kPa)條件下的三軸剪切試驗(yàn)。素紅砂巖粗粒土試樣在不同圍壓條件下的主應(yīng)力差與軸向