结构对比。土工格室(geocell)是20世纪80年代的一种新型土工合成材料,它是由高密度的聚乙烯宽带(PE,HDPE)经超声波焊接或锚接而成的具有蜂窝状格室结构,展开后呈蜂窝状的立体网格。而土工格栅是高分子聚合物材料经过定向拉伸形成的具有开孔网格,较高强度的平面网状材料。如果令土工格室的高度为0,打孔蜂巢土工格室标准,则土工格室在形态上就和平面型的土工布、土工网、土工格栅相类似。此时,土工格室便由三维结构变成了二维平面网状结构,筋土之间的约束挤密作用变成了平面相互摩擦的效应。可以这样认为,平面的土工布、网、格栅可以看做是土工格室的一种特殊应用形式。因为土工格室具有一定的高度,聚合物片材较厚,强度和模量很大,焊接强度高,和填筑与其中的材料一起组成刚度很大的板体结构,具有一定的抗弯作用,从而分散上部结构的竖向应力。
土工格室处理的软基沉降的有限长梁解
简述了土工格室作为垫层加固软基的作用机理,通过假设格层垫室沿路堤纵向无限长分布,路堤荷载沿路堤纵向不变,并简化为沿路堤中心对称分布的均布荷载,将格室垫层处理的软基沉降问题化作平面应变问题,从而格室垫层可看作Winkler地基上的有限长梁.采用能量法求得对称荷载作用下的沉降,并给出了算例。
土工格室是一种新型土工合成材料,打孔蜂巢土工格室规范,由高密度聚乙烯宽带经超声波焊接而成,具有窝状格室结构,特点是伸缩自如,运输时可折叠,施工方便,只需张开格室填充土石料并压实即可。格室与填料构成一复合整体,这种复合体,相对软弱下卧层而言有相当的刚度和大的应力扩散角,能有效降低作用于卧层顶面的附加应力,可视为一个具有一定抗弯刚度的柔性筏基。在Winkler弹性地基模型的基础上,通过平面应变假设,将格室垫层看作一个整体,打孔蜂巢土工格室材料,基于有限长梁的挠曲变形机理,将能量法用于格室垫层与软基共同作用下的沉降计算。土工格室垫层的结构组成及工作机理,结构组成根据目前的工程实践和经验,采用土工格室处理软基时,一般先在软基顶面铺一层厚10~30cm的粗砂,再铺设土工格室,将填料压实后,格室上部还有10~30cm的超高层。工作机理土工格室作为一种立体加筋结构,其筋材具有较大的抗拉强度。在铺于软基顶面时,格室侧壁能够对填料提供相当大的侧向约束,将松散的填料聚合为一个整体,并在荷载作用下对填料产生向上的摩擦力,大大增强了填料的强度和整体性。
土工格室加固浅层饱和黄土地基的有限元分析
基于MARC有限元软件,采用研编的单元用户子程序,对用土工格室处理浅层饱和黄土地基的效果进行了有限元分析(FEA),青岛打孔蜂巢土工格室,结果表明:土工格室的有效影响深度为饱和黄土层厚度的50%左右,处理后的饱和黄土地基,水平位移在影响深度范围内可减小约17%左右;竖向位移也得到了一定的减小,可减小5%左右;竖向应力值减小35%左右;土工格室的加固厚度对路堤总沉降变形影响不大,但对水平位移影响较明显;相同工况下土工格室的布置位置对处理效果影响不大。结合工程实践,对有限元分析结果和现场实测数据进行对比分析,结果表明:土工格室加固方法能有效地处理浅层饱和黄土地基。
采用土工格室对饱和黄土地基进行局部换填加固,形成水平向加筋复合结构体,以提高其地基承载力,在近几年的黄土地区高等级公路建设中已逐渐开始应用。笔者基于有限元软件 MARC,采用Visual Fortran 6. 5 对其进行了二次开发,编制了单元用户子程序,对浅层饱和黄土地基条件下,采用土工格室处理前后的位移特征和力学性状进行了分析,探讨了该种加固方法的适应性,同时结合甘肃省尹家庄—中川机场高速公路的工程实践,进行了现场测试,并对两者结果进行了对比,以便为饱和黄土地基处理的设计提供依据。
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