筋土界面参数取值及加筋路基边坡设计方法研究

论文摘要

加筋土边坡设计时需要解决筋材选择、筋土界面参数取值、筋材的施工损伤等问题；同时，传统的采用定值安全系数的极限平衡法未考虑工程中的各种不确定性因素。为此，本文将加筋材料的拉伸特性与工程容许变形结合起来研究筋材的选型；通过直剪试验和拉拔试验来研究筋土界面参数的影响因素以及施工损伤对筋土界面参数的影响程度；把荷载作用、结构抗力、几何参数等视为随机变量研究其概率分布及统计参数，在此基础上开展了基于概率统计和可靠性概念的加筋土边坡极限状态设计法研究。本文的主要工作与研究成果如下：一、设计参数研究1．统计分析了现有各种加筋材料的力学性质，从工程容许变形的角度提出了各种型式的加筋土结构筋材的简易选型原则；2．通过有肋、无肋土工格栅的对比直剪试验得出了施工损伤对筋土界面参数的影响程度；给出了考虑施工损伤的筋土界面参数的取值修正系数；通过拉拔试验得出，拉拔力-相对位移曲线可用双线性模型来模拟；3．筋土界面参数可分为强度参数和似摩擦系数两种形式。考虑到界面粘聚力的影响，建议设计中采用界面强度参数。并在分类归纳近年来直剪试验和拉拔试验成果的基础上，推荐了界面强度和界面摩擦系数的取值范围，拓宽了筋材与填料的范围，可供相关工程参考；二、设计方法研究4．基于数理统计理论，确定出了加筋土边坡承受的活荷载（汽车、均布活载）、各种填料的重度与抗剪强度指标、筋材抗拉强度、筋土界面参数、边坡几何参数等的统计参数与概率分布模型；5．借鉴定值法的经验，在圆弧滑动模型的基础上建立加筋土边坡的内、外部稳定性极限状态方程；6．根据加筋土边坡的容许可靠指标，采用基于MATLAB平台的自编程序优化计算，得出了加筋土边坡在恒载+均布活载、恒载+汽车荷载两种荷载组合下的各种极限状态分项系数设计表达式中的荷载分项系数和抗力分项系数。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 加筋土技术的发展
• 1.2 筋土界面相互作用特性的研究现状
• 1.2.1 筋土界面相互作用机理
• 1.2.2 筋土界面参数的试验方法
• 1.2.3 筋土界面参数的试验设备
• 1.2.4 筋土界面参数的影响因素
• 1.3 加筋土结构的常用设计方法
• 1.3.1 极限平衡法
• 1.3.2 数值模拟法
• 1.3.3 其他方法
• 1.4 加筋土结构的极限状态法
• 1.5 存在的问题
• 1.6 本文的研究内容和技术路线
• 1.6.1 研究内容
• 1.6.2 技术路线
• 第二章 筋材拉伸特性与加筋土结构筋材选型研究
• 2.1 引言
• 2.2 加筋材料的拉伸特性研究
• 2.2.1 常见的力学模型
• 2.2.2 平面正交各向异性体的拉伸特性
• 2.2.3 筋材容许抗拉强度的确定
• 2.3 加筋土工程筋材料的简易选型原则
• 2.4 本章小结
• 第三章 筋土相互作用特性试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验仪器
• 3.3 试验材料
• 3.4 试验安排
• 3.5 试验结果分析
• 3.5.1 拉拔试验
• 3.5.2 直剪试验
• 3.6 本章小结
• 第四章 筋土界面参数取值研究
• 4.1 引言
• 4.2 筋土界面参数形式
• 4.2.1 筋土界面强度参数
• 4.2.2 筋土界面相互作用似摩擦系数
• 4.3 筋土界面相互作用特性试验研究成果的统计分析
• 4.3.1 粘性土
• 4.3.2 粉土
• 4.3.3 砂土
• 4.3.4 碎石土
• 4.4 筋土界面参数合理取值研究
• 4.4.1 粘土填料加筋土工程
• 4.4.2 粉土填料加筋土工程
• 4.4.3 砂土填料加筋土工程
• 4.4.4 碎石土填料加筋土工程
• 4.5 本章小结
• 第五章 静载下加筋土路基力学性状研究
• 5.1 引言
• 5.2 加筋土路基力学性状的研究进展
• 5.2.1 加筋土的强度特性
• 5.2.2 加筋土的应力应变特性
• 5.2.3 加筋土路基的破坏形式
• 5.2.4 加筋土路基的变形规律
• 5.3 静载下加筋土路基力学性状的数值模拟
• 5.3.1 有限元法计算边坡稳定性理论基础
• 5.3.2 计算模型与参数
• 5.3.3 计算结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 加筋土路基边坡设计参数的统计分析
• 6.1 引言
• 6.2 加筋土路基边坡承受的荷载的统计分析
• 6.2.1 填料重度的统计分析
• 6.2.2 可变荷载作用的统计分析
• 6.3 加筋土填料抗剪强度指标的统计分析
• 6.4 加筋材料拉力的统计分析
• 6.4.1 抽样
• 6.4.2 ZC-1 PP型拉筋带极限破断拉力统计结果分析与检验
• 6.4.3 CAT（30020B型）拉筋带极限破断拉力统计结果分析与检验
• 6.5 筋土界面参数的统计分析
• 6.6 加筋土路基边坡几何参数不确定性的统计分析
• 6.7 本章小结
• 第七章 加筋土路基边坡极限状态设计法
• 7.1 引言
• 7.2 加筋土路基边坡的目标可靠指标
• 7.2.1 可靠度指标
• 7.2.2 可靠度指标的几何意义
• 7.2.3 可靠指标的实用计算方法
• 7.2.4 目标可靠指标
• 7.3 加筋土路基边坡的极限状态方程
• 7.3.1 内部稳定性极限状态
• 7.3.2 外部稳定性极限状态
• 7.4 加筋土路基边坡极限状态法的实用设计表达式
• 7.4.1 分项系数
• 7.4.2 加筋土路基边坡内部稳定性极限状态分项系数
• 7.4.3 加筋土路基边坡外部稳定性极限状态分项系数
• 7.5 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要科研及论文发表