加筋土边坡的离心模型试验和有限元分析

论文摘要

加筋土技术在现代工程中应用广泛，高边坡的修建大多采用加筋的形式，研究加筋边坡的受力变形特点对加筋边坡工程的安全有重要意义。本文主要通过一系列离心模型试验对加筋粘性土边坡和砂土边坡进行研究，选用四种不同的加筋材料，以模拟筋材的不同模量和不同界面摩擦，通过改变加筋间距、加筋长度等条件，探讨土性、筋材的几何条件和筋材种类等对加筋土边坡的影响。另外，根据试验条件建立几何模型进行了加筋边坡的有限元计算，进一步探究加筋土边坡的变形特点和影响因素及对加筋边坡的作用规律。通过试验和计算得到的主要成果如下：边坡的最大位移发生在三分之一坡高和一半坡高之间的土体范围内，在这个范围内坡面产生局部破坏，在边坡坡脚处也会产生相对强烈的变形；粘性土素土边坡的破坏具有突发性，其破坏过程可以分为四个阶段：均匀小变形阶段、突变大变形阶段、破坏阶段、破坏之后的稳定阶段；粘性土加筋边坡的破坏为渐进式的，主要破坏形式为筋材之间表面土体变形脱落，其变形过程可以分为三个阶段：均匀小变形阶段、变形增长阶段、局部破坏阶段；包裹式加筋砂土边坡的变形形态一般为两层筋材之间的局部土体散落并使筋材鼓出，土体散落的区域较小；加筋砂土边坡的变形过程中，由于砂土的摩擦角较大，筋材间土体会产生“自锁现象”，使筋材间土体的破坏区域较小。在其它条件不变的情况下，当筋材模量在一定范围内变化时，边坡的稳定性随着模量的增加而增强，但是当模量增加到一定数值后，对土体的约束作用已经充分发挥，此时筋土之间的界面摩擦是边坡变形的关键影响因素；当筋材模量相近时，如果筋土界面摩擦较小，土体可能会沿着筋材产生滑移，加筋土边坡的变形会变大。也就是说，当筋材的模量增大到一定程度时，边坡变形的决定因素是筋土的界面摩擦限制，进一步加大筋材模量的意义不大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 概述
• 1.2 加筋土边坡的研究现状
• 1.2.1 加筋土边坡的试验研究
• 1.2.2 加筋土边坡的分析理论
• 1.2.3 加筋土边坡的现场观测
• 1.3 研究内容
• 第二章 加筋土边坡的试验设备和试验内容
• 2.1 试验设备
• 2.2 试验材料
• 2.3 试验内容及材料参数
• 2.3.1 三轴试验
• 2.3.2 材料拉伸试验
• 2.3.3 离心模型试验
• 2.4 图像采集和位移分析系统
• 第三章 粘性土加筋边坡的变形过程和影响因素分析
• 3.1 粘性土加筋边坡离心机试验内容
• 3.2 试验现象描述和坡面变形过程
• 3.2.1 试验编号 C-4
• 3.2.2 试验编号 C-R-5
• 3.2.3 试验编号 C-R-6
• 3.2.4 试验编号 C-R-7
• 3.2.5 试验编号 C-R-8
• 3.2.6 试验编号 C-R-9
• 3.2.7 试验编号 C-R-10
• 3.2.8 试验编号 C-1
• 3.2.9 试验编号 C-R-2
• 3.2.10 试验编号 C-R-3
• 3.3 边坡典型断面和典型点的变形发展过程
• 3.3.1 试验编号 C-4
• 3.3.2 试验编号 C-R-5
• 3.3.3 试验编号 C-R-6 和 C-R-7
• 3.3.4 试验编号 C-R-8
• 3.3.5 试验编号 C-R-9
• 3.3.6 试验编号 C-R-10
• 3.4 粘性土加筋边坡变形的影响因素分析
• 3.4.1 加筋对土坡变形的影响分析
• 3.4.2 加筋材料和模量对加筋土坡变形的影响分析
• 3.4.3 加筋材料和界面摩擦对加筋土坡变形的影响分析
• 3.4.4 加筋间距对加筋土坡变形的影响分析
• 3.4.5 加筋长度对加筋土坡变形的影响分析
• 3.4.6 土密度对加筋土坡变形的影响分析
• 第四章 砂土加筋边坡的变形过程和影响因素分析
• 4.1 砂土加筋边坡离心机试验内容
• 4.2 试验现象描述和坡面变形过程
• 4.2.1 试验编号 S-R-1
• 4.2.2 试验编号 S-R-1’
• 4.2.3 试验编号 S-R-2
• 4.2.4 试验编号 S-R-3
• 4.2.5 试验编号 S-R-4
• 4.2.6 试验编号 S-R-5
• 4.3 边坡典型横截面和典型点的变形发展过程
• 4.3.1 试验编号 S-R-1 和 S-R-1’
• 4.3.2 试验编号 S-R-2
• 4.3.3 试验编号 S-R-3
• 4.3.4 试验编号 S-R-4
• 4.3.5 试验编号 S-R-5
• 4.4 砂土加筋边坡变形的影响因素分析
• 4.4.1 加筋材料和模量对加筋土坡变形的影响分析
• 4.4.2 加筋材料和界面摩擦对加筋土坡变形的影响分析
• 4.4.3 加筋间距对加筋土坡变形的影响分析
• 4.4.4 加筋材料的固定程度对加筋土坡变形的影响分析
• 第五章 加筋土边坡有限元计算
• 5.1 有限元计算模型建立
• 5.1.1 计算模型
• 5.1.2 本构关系
• 5.2 加筋土边坡数值计算分析与试验结果对比
• 5.3 加筋边坡变形影响因素的数值模拟分析
• 5.3.1 筋材模量
• 5.3.2 筋材长度
• 第六章 结论与讨论
• 6.1 结论
• 6.2 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果