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土工格栅加筋红砂岩粗粒土挡墙试验研究与数值分析

作　者: 杜勇立
导　师: 王昌衡；黄向京
学　校: 湖南大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 加筋土土工格栅加筋机理红砂岩拉拔试验数值模拟
分类号: U417.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

红砂岩中含有较多的亲水性粘土矿物,在大气、温度、湿度的影响下易软化、崩解,工程性质变差,用于路基填筑时易出现不均匀沉降,边坡滑塌等工程缺陷。但随着我国高速公路建设的蓬勃发展,许多工程不得不采用红砂岩作为路基填料,因而迫切需要提高红砂岩路基的可靠性。加筋土技术可以有效地提高土体的抗拉强度,改变土体的应力变场、提高土体的整体性和稳定性,已被广泛应用于土木工程的加固、防护以及水利、公路、铁路、建筑等工程领域。本论文以湖南省某高速公路加筋土挡墙实体工程为背景,利用大三轴试验研究了土工格栅加筋红砂岩粗粒土的加筋机理,利用拉拔试验对土工格栅与红砂岩粗粒土的相互作用进行了试验研究,并利用FLAC3D对土工格栅加筋红砂岩粗粒土挡墙的结构特性和影响因素进行了数值模拟。通过研究,取得了以下主要成果：1、对加筋土挡墙的基本理论与设计方法进行系统性的分析；2、对素红砂岩粗粒土、土工格栅加筋两层和加筋三层红砂岩粗粒土试样进行大三轴试验,研究了土工格栅加筋红砂岩粗粒土的加筋机理；3、采用自制的拉拔试验装置,对土工格栅与红砂岩粗粒土的相互作用特性进行了试验研究,得到了土工格栅与红砂岩粗粒土之间的筋土界面特性参数,为工程设计和数值分析提供了基础数据；4、利用FLAC3D对土工格栅加筋红砂岩粗粒土挡墙的结构特性进行了数值模拟,得出了倾斜包裹式面板挡墙的变形模式、筋带受力特点、土压力分布规律；并研究了填料力学特性、加筋间距和筋材长度等因素对挡墙侧向变形的影响。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
插图索引  10-12
附表索引  12-13
第1章绪论  13-22
  1.1 加筋土结构的发展及国内外研究动态  13-19
    1.1.1 加筋土技术的发展  13-15
    1.1.2 加筋土的试验研究方法  15-17
    1.1.3 加筋土设计方法的研究  17-19
  1.2 红砂岩土的工程特性与工程应用  19-20
  1.3 本文的研究意义和主要工作  20-22
第2章加筋土挡墙的基本理论与设计方法  22-44
  2.1 概述  22
  2.2 加筋土的加筋机理  22-29
    2.2.1 摩擦加筋理论  22-23
    2.2.2 准粘聚力理论  23-26
    2.2.3 等效围压理论  26
    2.2.4 其它理论假定  26-29
  2.3 加筋土结构基本特性分析  29-31
    2.3.1 加筋土强度特性分析  29
    2.3.2 加筋土挡墙破坏特性分析  29-30
    2.3.3 加筋土挡墙变形特性分析  30-31
    2.3.4 加筋土挡墙内筋材拉力特性分析  31
  2.4 加筋土挡墙计算方法  31-43
    2.4.1 加筋土挡墙内部稳定分析  31-42
    2.4.2 加筋土结构的外部稳定性分析  42-43
  2.5 本章小结  43-44
第3章土工格栅加筋红砂岩粗粒土大三轴试验  44-53
  3.1 概述  44
  3.2 试验材料与试样制备  44-48
  3.3 试验成果与分析  48-51
    3.3.1 试样的强度特征  48-50
    3.3.2 加筋土试样的破坏形式  50-51
  3.4 本章小结  51-53
第4章土工格栅与红砂岩粗粒土的筋土界面特性试验研究  53-61
  4.1 概述  53
  4.2 筋土界面特性的研究方法  53-56
    4.2.1 直剪试验  53-54
    4.2.2 拉拔试验  54-56
  4.3 土工格栅加筋红砂岩粗粒土的拉拔试验研究  56-60
    4.3.1 试验概况  56-58
    4.3.2 实验结果与分析  58-60
  4.4 本章小结  60-61
第5章土工格栅加筋红砂岩粗粒土挡墙的数值研究  61-82
  5.1 概述  61
  5.2 FLAC~(3D)与加筋土挡墙  61-70
    5.2.1 加筋土挡墙的数值分析方法  61-63
    5.2.2 FLAC/FLAC~(3D)的基本原理与计算流程  63-67
    5.2.3 土的本构关系  67-69
    5.2.4 筋材与筋土界面关系的模拟方法  69-70
  5.3 土工格栅加筋红砂岩粗粒土挡墙数值分析  70-80
    5.3.1 数值分析模型  70-71
    5.3.2 模型的相关参数  71
    5.3.3 土工格栅加筋红砂岩粗粒土挡墙的结构特性  71-76
    5.3.4 土工格栅加筋红砂岩粗粒土挡墙稳定性影响因素分析  76-80
  5.4 本章小结  80-82
结论与展望  82-84
参考文献  84-87
致谢  87-88
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  88-89
附录B 攻读学位期间参与课题目录  89

土工格栅加筋红砂岩粗粒土挡墙试验研究与数值分析

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