新大洲土工格栅
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模块式土工格栅加筋石灰土挡墙测试方案的确定

澳门太阳集团2007网站:admin  发布时间:2016-08-09  点击:1311

试验选取四个断面进行:断面一为深层水泥搅拌桩复合地基处理,灰土内3m 高度填素土,3m以上填粉煤灰的K56 + 835断面;断面二为深层水泥搅拌桩复合 地基处理,灰土内填粉煤灰的K56 + 865断面;断面三为挤密砂砾粧复合地基处 理,灰土内填粉煤灰的K56+935断面;断面四为挤密砂砾桩复合地基处理,灰土 内填素土的K56+965断面。各断面测点布置如图7. 9所示。


 


(b) K56+865断面


 


 

7. 9测点布置图(单位:m)()



 

I I M M

(d) K56+96.5 断面

7. 9测点布置图(单位(续)

试验测试时,土工格栅拉伸位移采用电感式位移传感器测试,将传感器两端固 定在土工格栅横肋上,垂直土压力和墙背水平土压力采用钢弦式土压力盒,如 图7.10所示。测试数据采用智能传感器接收。

7.10传感器埋设


 


试验测试工作从施工之初开始,施工过程铺设一层土工格栅,读取柔性传感器 和土压力盒数据一次。竣工后,每月读取数据一次,直至20067月。

土工格栅加筋土挡墙工程施工从20046月开始,到20057月竣工,施工 日程曲线如图7. 11所示。

7.11挡墙施工进程图


 

7.3测试结果分析

7.3.1垂直土压力特征

7.12为典型的墙面板基底两个土压力盒实测垂直土压力的大小。由 图7. 12可知,施工初期,基于土工格栅与墙面板的连接作用,在施工振动荷载效应

7.12 K56+865断面墙面板基底土压力测试结果


 

下,挡墙有所内倾,但随着施工进程的发展,墙高逐渐增大,墙面板所受土压力也逐 渐增大,在墙背土压力作用下会发生水平位移,继而显示出墙体外倾。竣工后仍然 显示出墙外侧土压力大于内侧土压力,但两者差值并不大。该结果也可由竣工后 墙面板发生的小量的水平变形所验证。

不同断面墙底垂直土压力随填土高度的分布曲线及竣工后不同时间的分布曲 线,如图7. 13?图7. 20所示。

距墙面的水平距离/m 7.13 K56+835断面不同填土高度时基底垂直土压力沿筋长


 

土压力/kPa

7.14 K56+835断面竣工后基底垂直土压力随时间的变化曲线



7.16 K56+865断而竣工后基底垂直土压力随时间的变化曲线

文本框: 1 2 3 4 5 6 距墙面的水平距离/m 文本框: 图7.15 K56+865断面不同填土高度时基底垂直土压力沿筋长分布曲线
120 r
? 1.5m 文本框: —^一 1.0m 一 1 —3.8m —— l '文本框: 
0 1	1	=	1120广

7.17 K56+935断面不同填土髙度时基底垂直土压力沿筋长分布曲线

8 7


 



 

0                50               100             150            200              250              300            350

时间/d

7.18 K56+935断面竣工后基底垂直于压力随时间的变化曲线

0 I----------------------- --------- ---------- ------------------ ==----------------- 1

1.0             2.0              3.0              4.0               5.0              6.0

距墙面水平距离/m


 

7.19 K56 + 965断面不同填土高度时基底垂直土压力沿筋长分布曲线

时间/d


 

7. 20 K56+965断面竣工后基底垂直土压力随时间的变化曲线

通过对以上图形进行数据分析,得出如下结论:

1) 基底垂直土压力随填土高度的增加而增大,应力增长速率基本相同。

2) 沿土工格栅拉筋长度方向,基底垂直土压力分布呈非线性,最大值发生在 拉筋中间部位远离面板附近。在墙面背部数值较大,向拉筋末端方向逐渐减少。 实际上,土工格栅拉筋所受应力包括其上加筋土体的自重(垂直应力和其后非加 筋土体产生的侧向土压力。侧向土压力将产生倾覆力矩,使其承受的垂直土压力 呈非线性分布。按此理论分析,在靠近墙面处将出现较大的垂直应力,而在土工格 栅末端垂直应力最小,其分布与受偏心荷载作用时悬臂梁挡墙刚性基底下的梯形 土压力分布相近。

3) 竣工后,随着时间的延续,基底垂直应力基本呈下降的趋势,这主要是由于 在加筋土挡墙的自重荷载作用下使得复合地基发生下沉。基于柔性的土工格栅埋 置于土中后产生的薄膜网兜效应,在土工格栅中形成托举力,改善了垂直应 力分布,减少了由于土体自重作用在基底上的垂直土压力。

4) 由于深层水泥揽拌桩复合地基的粧土应力比大于挤密砂砾桩复合地基的 桩土应力比,使得深层水泥搅拌桩复合地基中不同部位的垂直应力不均匀性较大。 由于加筋土体与非加筋土体和墙面之间的相互作用,垂直土压力沿筋长呈曲线分 布,而设计中的垂直土压力分布没有考虑这种因素。

7.3.2墙背侧向土压力特征

7. 21?图7. 24为施工期间在四个测试断面中埋设于模块背面竖向土压力 盒测得的侧向土压力大小随填土高度的变化曲线,以及竣工后侧向土压力沿墙高 的分布曲线。


 

 

 

 



7. 21 K56+835断面墙背土压力分布曲线




±B?A/kPa                                                                   ±SJ]/kPa

7. 22 K56+865断面墙背土压力分布曲线


 


 

土压力/kPa                                                                       土压力/kPa

7. 23 K56+935断面墙背土压力分布曲线 墙背侧向土压力规律分析如下:

1)施工期间不同层位处的侧向土压力随填土高度的增加而增大,土压力增长 速率随填土高度增加而减小,这主要是由于随着填土高度的增加,墙面逐渐发生水 平变形而导致侧向土压力减少之故。

当填土髙度达4. 5m以上时,挡墙最底部土压力减小,并且挤密砂砾桩复合地 基上挡墙土压力减小量明显大于水泥搅拌粧复合地基上挡墙的土压力减小量则说明前者的水平位移大于后者,二则可能与挤密砂砾粧复合地基在荷载作用下 发生排水固结,地基沉降量大于水泥搅拌桩符合地基沉降量有关。


 

7. 24 K56+965断面墙背土压力分布曲线

  1. 从各图可以看出,在施工期间,在两种复合地基上加筋土挡墙墙高3m以 下位置墙后填料相同,而实测水平土压力也大致相当,说明了测试结果的可靠性。

  2. 分析各图,可以看出各断面实测侧向土压力较小,均小于按照经典理论计算 的主动土压力和静止土压力。说明由于土工格栅拉筋与土的摩擦加筋作用,以及 格栅对土体的嵌固作用,使得加筋土挡墙具有良好的整体稳定性,墙面板实际受力 很小。另外,基于石灰土具有较好的板体性、强度和稳定性,减小了路基填料对加 筋土挡土墙的侧向土压力,增加了填料与土工格栅拉筋间的摩擦力。

    另外,土压力偏小也有其工程上的原因:

    由于拉筋嵌固在面板中,而拉筋具有较大的刚度,另外由于地基的沉降使 拉筋无法保持平直状态,拉筋不能有效约束墙面板位移,同时连接处填土压实困 难,导致面板后土压力偏小。

    由于土工格栅位平面状拉筋材料,具有较好的整体性。施工中必须使其拉 筋处于张拉状态,并使其固定在下层填土中。如果土工格栅张拉不到位,可能会使 墙面板存在一定的位移余地,而使土压力释放,导致面板后土压力偏小。

    由于反滤层采用砂砾填料,填料之间空隙较大,当有雨水渗透时内部填土 逐渐填充其中,而导致面板后土压力偏小。

    距墙面板0.  5?1. Om范围内采用人工夯实,施工过程中难以保证达到设 计要求的密实度,造成面板后实测土压力偏小。

  3. 侧向土压力沿墙高呈非线性形式分布。在墙髙的中部以下,挤密砂砾桩复 合地基上加筋土挡墙的侧向土压力逐渐减小,在靠近墙底部位接近零,而水泥搅拌 桩复合地基上加筋土挡墙的侧向土压力呈增大趋势。

    5)竣工后,各测试断面侧向土压力大小随时间延续基本呈减小的趋势。说明 竣工后,基于墙面水平变形的逐渐增大、地基的沉降导致墙面附近的垂直应力降低 而使得侧向土压力逐渐减小。

  1. 土工格栅拉筋变形特征

    1. 25?图7. 28K56+835断面不同层位拉筋变形及竣工后其大小随时 间的变化曲线。图7. 29?图7. 32K56 + 865断面不同层位拉筋变形及竣工后 其大小随时间的变化曲线。图7. 33?图7. 36K56 + 935断面不同层位拉筋变 形及竣工后其大小随时间的变化曲线。图7. 37?图7. 39K56 + 965断面不同 层位拉筋变形及竣工后其大小随时间的变化曲线。

    土工格栅拉筋变形规律如下:


至墙面的水平距离/m (a)拉筋各测点应变随填土高度的变化


时间/d

(b)竣工后拉筋各测点应变随时间的变化


 

7. 25 K56+835断面第21层拉筋应变曲线


 

—0.6m - -3.9m-

至墙面的水平距离/m ta)拉筋各测点应变随填土高度的变化

时间/d

(b)竣工后拉筋各测点应变随时间的变化


 

7. 26 K56+835断面第18层拉筋应变曲线

1)在挡墙施工过程中,各层拉筋拉力随上覆填土厚度的增加而增加,但增加 速率逐渐减小。填土厚度变化时,每层拉筋拉力沿筋长方向的分布规律大致保持 不变,但不同层位处拉筋拉力沿筋长的分布规律有所不同。
ECB防水卷材
ECB防水卷材

 

 

5=4=^=                  1


 


至墙面的水平距离/H1

(a)拉筋各测点应变随填土高度的变化

100             200             300             4

时间/d

(b)竣工后拉筋各测点应变随时间的变化


 


7. 27 K56+835断面第15层拉筋应变曲线


 



 

2                         4                         6                               100              200              300

至墙面的水平距离/m                                              时间/d

(a)拉筋各测点应变随填土高度的变化                   (b)竣工后拉筋各测点应变随时间的变化

7. 28 K56+835断面第3层拉筋应变曲线


 


0              1             2              3              4              5             0                100              200               300            400

至墙面的水平距离/m                                              时间/d

(a)拉筋各测点应变随填土高度的变化                 (b)竣工后拉筋各测点应变随时间的变化

7. 29 K56+865断面第21层拉筋应变曲线

2)                                                                      各测试断面各层拉筋的实测应变都小于1.0 %。根据土工格栅的拉伸试 验曲线,实测的土工格栅所受荷载只相当于其极限抗拉强度的12. 5%左右。因 此,土工格栅的实际受力均远小于设计数值,同时在这个低数值拉力下发生的蠕变



/? 6.5.4.3.2.1.0 w_.0.0.o.o.o.^ o

%/^



 


至墙面的水平距离/m

(a)拉筋各测点应变随填土高度的变化 时间/d

(b)竣工后拉筋各测点应变随时间的变化


 


7. 30 K56+865断面第18层拉筋应变曲线


 

 



至墙面的水平距离/m

(a)拉筋各测点应变随填土高度的变化6         0        100    200    300    400

时间/d

(b)竣工后拉筋各测点应变随时间的变化


 


7. 31 K56+865断面第9层拉筋应变曲线


 

至墙面的水平离/m

(a)拉筋各测点应变随填土高度的变化

(b)竣工后拉筋各测点应变随时间的变化 7. 32 K56+865断面第3层拉筋应变曲线

变形很小。该结论从工程竣工后每层拉筋应变随时间的变化曲线也可证实。因 此,本工程实例中可以不考虑加筋土挡墙土工格栅拉筋的蠕变变形,即按照目前的 设计理论进行土工格栅加筋土挡土墙设计时,可以不考虑筋材的蠕变变形。 3)从测试断面拉筋应变的分布规律可以看出:拉筋拉力大部分呈单峰值分


 

 

 

 

 

 

 

 




0.40

0.35

0.30

0.25

0.20


0.15 0.10 0.05 n nn


 

至墙面的水平距离/m (a)拉筋各测点应变随填土高度的变化


 


7. 34 K56+935断面第15层拉筋应变曲线


 

 

 

 

 

 

 

 


至墙面的水平距离/m (a)拉筋各测点应变遂填土高度的变化


 


7. 35 K56 + 935断面第9层拉筋应变曲线

布。个别断面的拉筋拉力沿筋长方向呈双峰值分布,第一个峰值靠近面板,而第二 个峰值远离面板。实际上,两个拉力峰值产生的原因是不同的。第一个拉力峰值 是由于填土侧向土压力作用于面板后,在墙面板附近处产生一个应力峰值。第二 峰值的产生是土体自重、填土对拉筋的摩阻力等共同作用的结果。拉力双峰值情


 

 

 

 

 

 




1 2 3 4 5 6

至墙面的水平距离/m (a)拉筋各测点应变遂填土高度的变化


7.8.76.54.32 I. o

W.0.0.0.0.0.0.0.0.0.

%/制街



 


7. 37 K56+965断面第21层拉筋应变曲线


 

 

 



7. 38 K56+965断面第9层拉筋应变曲线

况与其他研究人员的原型试验结果和离心机模型试验结果相一致。 4)竣工后,各测试断面各层位拉筋变形随着时间的延续数值变化不大。该结 果一方面验证了在本工程实例中不考虑加筋土挡墙土工格栅拉筋蠕变变形结论的 正确性,另一方面说明了该挡墙具有较好的整体稳定性。


 

 

 



7_ 39 K56+965断面第3层拉筋应变曲线

7.3.4墙体潜在破裂面特征

将加筋土体中各层位测试拉筋最大拉力位置连线,分析其潜在的破裂面位置, 如图7. 40所示。

距墙面距离/m

7_40墙体潜

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