玻纖格柵低溫低應(yīng)力水平蠕變特性試驗(yàn)探究

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1、玻纖格柵低溫低應(yīng)力水平蠕變特性試驗(yàn)探究　　摘要：加筋土結(jié)構(gòu)中的筋材，在長(zhǎng)期穩(wěn)定拉伸力的作用下，會(huì)發(fā)生蠕變變形，變形將會(huì)隨著時(shí)間的增大而不斷增大，如果蠕變變形超過(guò)允許值，就會(huì)引起加筋土結(jié)構(gòu)的破壞。在冬季，北方寒冷地區(qū)的土壤溫度長(zhǎng)時(shí)間處于0℃～-20℃，在這樣的溫度下使用格柵，就必須考慮低溫對(duì)格柵蠕變性能的影響。-20℃、-10℃、0℃和20℃等不同溫度下玻纖格柵的蠕變?cè)囼?yàn)表明：玻纖格柵在負(fù)溫時(shí)的蠕變量明顯小于其在常溫下的蠕變量；相同溫度下，荷載水平越高其達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的蠕變量也越大；相同荷載水平下，溫度越

2、低其達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的蠕變量也越??；負(fù)溫時(shí)的蠕變變形隨荷載增加的速率要明顯低于常溫20℃的情況，同時(shí)基本上符合溫度越低，速率增長(zhǎng)越慢的規(guī)律。關(guān)鍵詞：玻纖格柵；蠕變?cè)囼?yàn)；低溫蠕變量；低溫蠕變曲線；等時(shí)荷載-蠕變曲線；低應(yīng)力蠕變曲線；加筋土中圖分類(lèi)號(hào)：TU411文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-1683（2013）04-0089-046土工格柵具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，埋入土中后，土料即可嵌入格柵的網(wǎng)格中。土料與格柵表面的摩擦及其受拉時(shí)節(jié)點(diǎn)的被動(dòng)阻抗作用，可以大大增加土體的穩(wěn)定性[1]，因而在加筋土工程中常將土工格柵作為

3、加筋材料在加筋土工程中應(yīng)用，玻璃纖維土工格柵（以下簡(jiǎn)稱(chēng)玻纖格柵）就是其中之一。王釗[2]等認(rèn)為預(yù)測(cè)土工合成材料筋材的長(zhǎng)期蠕變對(duì)于結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要。正因如此，許多學(xué)者都對(duì)格柵的蠕變特性進(jìn)行了研究，大量的研究[3-13]集中在常溫條件下，塑料土工格柵的蠕變特性、本構(gòu)模型以及蠕變行為預(yù)測(cè)方程上取得了許多的成果，而其他類(lèi)型格柵和極端溫度條件下的格柵蠕變特性則很少涉及。汪恩良[13]等結(jié)合我國(guó)北方寒冷地區(qū)的加筋土結(jié)構(gòu)的工作特性，對(duì)比了TGDG25型塑料土工格柵在-20℃和20℃條件下的蠕變特性，觀

4、察到在-20℃狀態(tài)下，僅100余小時(shí)，變形就趨于穩(wěn)定，且伸長(zhǎng)率不足2.5%；而在20℃狀態(tài)下，1000h后，變形仍沒(méi)有穩(wěn)定跡象，此時(shí)伸長(zhǎng)率已接近14%，從而認(rèn)為塑料土工格柵蠕變性能受溫度影響很大。程衛(wèi)國(guó)[14]等研究了S5050型滌綸土工格柵在-20℃和-10℃的蠕變特性，發(fā)現(xiàn)負(fù)溫環(huán)境條件下，S5050型滌綸土工格柵的蠕變量明顯低于其在常溫條件下的蠕變量，且溫度越低蠕變量越小。本文通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)的方法，著重研究玻纖格柵在-20℃、-10℃、0℃和20℃等不同溫度下的蠕變特性，研究結(jié)果有助于深入認(rèn)識(shí)土工

5、格柵的低溫蠕變特性，為其在寒冷地區(qū)的應(yīng)用提供參考。1蠕變?cè)囼?yàn)簡(jiǎn)介6試驗(yàn)設(shè)備：試驗(yàn)設(shè)備為自制的杠桿系統(tǒng)蠕變?cè)囼?yàn)儀，蠕變變形使用JT-M位移傳感器進(jìn)行量測(cè)，試驗(yàn)過(guò)程中全程使用DateTaker公司DT615數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。溫度控制：試驗(yàn)共包含4個(gè)試驗(yàn)溫度，-20℃以及-10℃的試驗(yàn)在黑龍江省季節(jié)凍土區(qū)工程凍土重點(diǎn)試驗(yàn)室3號(hào)試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，0℃和20℃則在密閉的安裝有空調(diào)的室內(nèi)進(jìn)行。傳感器和數(shù)據(jù)采集儀：采用Rocktest公司生產(chǎn)的JT-M位移傳感器以及DataTaker公司生產(chǎn)的D

6、T615系列數(shù)據(jù)采集儀。蠕變量即指JT-M位移傳感器測(cè)量的長(zhǎng)度變化量除以試樣長(zhǎng)度。在試驗(yàn)初始階段設(shè)定采樣頻率為10次/s，5min后改成1次/s。試驗(yàn)過(guò)程描述：本次試驗(yàn)參照《土工合成材料測(cè)試規(guī)程》[15]（SL/T235-1999）。先將試驗(yàn)室溫度調(diào)整到試驗(yàn)溫度，溫度穩(wěn)定后將試樣放置試驗(yàn)室內(nèi)，3h后進(jìn)行試樣安裝，安裝試樣時(shí)，先將杠桿固定住，然后將試樣放進(jìn)夾具中夾緊，將預(yù)拉荷載施加到加載端，此時(shí)試樣處于自由不受力狀態(tài)，試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，先啟動(dòng)DT615數(shù)據(jù)采集儀，然后放松杠桿固定裝置，試樣受到預(yù)拉荷載作用，

7、計(jì)算應(yīng)變時(shí)取預(yù)拉荷載后的的試樣應(yīng)變作為初讀數(shù)，變形穩(wěn)定后迅速平穩(wěn)的施加試驗(yàn)荷載。2試驗(yàn)結(jié)果與分析62.1不同溫度蠕變曲線通過(guò)試驗(yàn)實(shí)測(cè)，得到了玻纖格柵在0℃、10℃、-10℃和-20℃，應(yīng)變隨時(shí)間變化的蠕變曲線，見(jiàn)圖2-圖4。（1）在相同荷載水平作用下，格柵蠕變量隨著溫度的降低逐漸變小。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，可以得到1000h時(shí)不同荷載水平下，其他3個(gè)溫度與20℃相比的蠕變減小值，見(jiàn)表2。從表2可以看出，溫度降低到-20℃，玻纖格柵蠕變變形量至少減少了一倍以上，蠕變性質(zhì)發(fā)生了根本性的變化，可以說(shuō)負(fù)溫降低了格柵

8、的塑性，使格柵變“硬”了。（2）加載初期，蠕變變形增長(zhǎng)迅速，加載后期蠕變變形則增加緩慢，突變的時(shí)間點(diǎn)發(fā)生在5～10h。（3）蠕變的大小雖同溫度和荷載大小相關(guān)，但是各溫度、3結(jié)論通過(guò)對(duì)玻纖格柵R2522-A蠕變特性的試驗(yàn)研究，可以得出以下結(jié)論。（1）玻纖格柵在負(fù)溫時(shí)的蠕變變形明顯小于其在常溫下的變形，達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的蠕變變形與常溫20℃相比減少了1.5倍左右。6（2）相同溫度下，荷載水平越高其達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的蠕變量也越大；相同荷載水平下，溫度越低其達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的蠕變量也越小，實(shí)測(cè)