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加筋格賓網粉質粘土數值研究

時間:2017-05-11 21:35:38 | 來源:晟江格賓網 | 作者:晟江格賓網 500

摘要:結合川西南地區某井場道路軟土工程實例,運用FLAG")建立了數值分析模型,對格賓網加筋粉質粘土進行了數值模擬研,指出格賓網加筋粉質粘土可以有效降低路面不均勻沉降、減小路堤邊坡變形,避免出現應力集中的現象。

川西南地區由于地質以及氣候的作用,粉質粘土以及淤泥質 軟土占很大比例,此類軟土吸水能力強,毛細現象顯著,且能長期 保持水分,不易揮發。傳統的軟土處理方法,如換填法,土壤固化 劑法,由于粘土層較厚、含水率較高的原因,均不能達到理想的 效果。
蔣建清、楊果林等人[l〕將格賓網引入道路工程中,進行了紅 砂巖粗粒土加筋試驗研究,取得了良好的效果。在此研究的基礎 上,通過運用FLAC3"模擬格賓網加筋粉質粘土,探究了其加筋粉 質粘土的工程特性。
1 FLAC3n程序簡介
FLAG (Fast Lagrangian Analysis of Continua,連續介質快速拉 格朗日分析)是由Cundall和關國ITASCA公司開發出的有限差分 數值計算程序,主要適用地質和巖土工程的力學分析。巖土工程問 題內在的復雜性及缺乏合適的分析工具推動了FLAG (1986年)和 FLAC3" (1994)的開發。今天,兩種程序已經在全世界范圍內獲得 了廣泛應用。
FLAG")程序設有空單元模型;各向同性彈性材料模型;橫觀 各向同性彈性材料模型;德魯克一布拉格(Drucker}rager)彈塑性 模型;摩爾一庫侖(Mohr}:oulomb)彈塑性模型;遍布節理材料模 型;應變軟化/硬化塑性材料模型;雙線性應變硬化/軟化一致節 理模型;雙屈服塑性材料模型;改進的劍橋(Camwlay)模型等多種 本構模型[Cz-il。
另外,程序設有結構單元模型,有梁(Beam)單元、錨桿(Ca- ble)單元、樁(Pile)單元、殼(Shell)單元、土工格柵(Geogrid)單元 和襯砌(Liner)單元,單元通過node和link相連,可以實現不同單 元的連接。此外,程序允許輸入多種材料類型,亦可在訓一算過程 中改變某個局部的材料參數,增強了程序使用的靈活性,極大地 方便了在訓一算上的處理。同時,用戶可根據需要在FLAC3"中創建 自己的本構模型,進行各種特殊修正和補充。
2數值分析模型的建立
針對現場鉆前工程公路處治情況,采用FLAG")分別建立了數 值分析模型,對普通連砂石換填與格賓網加筋效果進行對比。其 中,地基與路堤填土本構模型均采用Mohr}:ouloml}模型。格賓網 結構采用各向同性彈性模型。數值模擬中格賓網及填土的主要 參數如表1所示,相關材料間的接觸而參數如表2所示。

 
FLAG")數值模型路堤及相關尺寸如圖1所示,其中圖1b)為 普通連砂石換填數值模型。圖2為格賓網加筋示意圖和數值模 型。格賓網加筋模型底部為80 c,固結土,用砂土參數進行模擬。 上部80 c,的淤泥質軟土。道路結構層的設計為底部20 c,的連 砂石換填,兩側按照1: 1.5比例放坡。上部20 c,高的格賓網內 填人頭石與級配碎石。頂部8。,的碎石磨耗層為道路的而層。 普通連砂石對比組數值模型如圖1所示。下部軟土層結構相同, 上部道路結構層為40 cm普通連砂石換填,頂部8 cm碎石磨 耗層。
鉆前工程公路路堤的承載力必須能滿足日常工作時,各種汽 車車輛的行駛,特別是大型機械工程車輛。因此在數值模擬時, 考慮作用在路堤表而的荷載為并裝三軸掛車的最大允許軸荷(限 值:24 t ;軸距:1.4 m),其他參數為車寬2. 5 m,單側作用而積。

 
3結果及分析
3. 1路面沉降分析
分析圖3,圖4數據可得出如下結論:在240 kN荷載作用下, 普通連砂石換填路而最大沉降4. 94 cm。格賓網加筋過的軟土路 基路而的最大沉降為2. 57 cm。格賓網處理效果明顯。最大沉降 均位于加載點正下方,此處產生了較大的屈服變形,實際使用中 應予以補強。格賓網處理過的道路在縱向0. 08 m } 0. 28 m 0.48 m深度平而沉降變化平緩,說明格賓網作為一個三維約束結 構,具有良好的受力整體性。整體抵抗路而不均勻沉降的能力較 普通連砂石換填提高約20%一45 % o 3. 2豎向土壓力分析
分析圖5,圖6數據可得出如下結論:采用常規換填法的路堤 部位出現了較大的應力集中現象。在距離路堤中心1 m處土壓 力突變明顯。這種突變易在反復的荷載作用下造成道路結構層 的破壞。格賓網加筋后的應力峰值在淺層和中層減小不明顯,但 是有效避免了應力集中現象。在0. 38 m深層,接近基底的土壓 力明顯小于前者。這有利于保證軟土路基承載力,減輕道路結構 層的剪切破壞。
格賓網加筋法處理與普通連砂石換填法處理路堤的側向位 移變形量如表3所示?梢园l現在不同監測點,加筋格賓網加筋對路 堤側向位移約束明顯。在圖7,圖8的水平位移云圖中可以發現 格賓網加固的路堤堤角處的塑性屈服區位移量與影響范圍均明 顯小于普通換填法。
4結語
通過數值模擬驗證了格賓網作為一種常見的土工材料,其加 筋處理軟土路基相比于普通的連砂石換填法。格賓網的加入可 以大幅減小路而不均勻沉降、約束路堤的側向位移、避免應力集 中。在粘土層較厚處理不易或者普通換填法處理效果不佳的情 況下,可以取得較為理想的處理效果。這對實際工程的應用具有 一定的指導作用。




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