土岩組合地基上預應力包裹式加筋墊層變形機理研究

《土岩組合地基上預應力包裹式加筋墊層變形機理研究》是依託重慶大學，由盧諒擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：土岩組合地基上預應力包裹式加筋墊層變形機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：盧諒
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

隨著山區城鎮建設日益發展，工程中面臨的不良地質條件越來越普遍。對於山區土岩組合地基，若處理不當，其不均勻性常引起建築物開裂、傾斜等問題，給人民生命和物質財產帶來威脅。結合土工合成材料技術，用加筋墊層調整不均勻沉降的處理方法在工程中廣為套用，但對於其處理土岩組合地基的機理研究較少報導。針對山區土岩組合地基的差異沉降和地基穩定性問題，本項目利用大型包裹式加筋土作為加筋墊層，並通過施加預應力的方法來提高加筋墊層的整體抗彎剛度，提出預應力包裹式加筋墊層的地基處理方法。結合縮尺模型試驗及數值解析方法分別研究包裹材對土體的約束補強能力、預應力對加筋墊層的變形控制作用。通過揭示在長期荷載作用下加筋墊層的變形規律，並在融合申請人前期研究成果對該複合地基進行變形穩定性分析的基礎上，探討預應力加筋墊層的合理設計方法。本項目為預應力加筋土的套用和發展提供重要參考依據，對山區土岩組合地基處理提供新的解決思路。

結題摘要

隨著山區城鎮建設日益發展，工程中面臨的不良地質條件越來越普遍。針對山區地基不均勻問題，為避免不均勻沉降對建築物的破壞及對道路正常使用的影響，提出一種增加加筋土沉降控制效率的預應力加筋土技術。通過模型試驗、理論推導及數值計算等方法研究分析了預應力式加筋土調整不均勻沉降的效果及作用機理，並對加筋土設計及計算理論提出修正。本項目為預應力加筋土的套用和發展提供重要參考依據，對完善加筋土結構的設計理論，特別是沉降控制設計方面具有指導意義，同時為山區地基處理提供新的解決思路。研究內容主要分為以下幾部分：（1）包裹土袋式複合加筋土結構設計及性能分析。首先針對加筋土填料選取及改良問題進行研究。其次，在預應力施加以前的包裹體部分進行研究並設計，提出了採用包裹土袋式的複合加筋土結構。通過室內試驗、模型試驗、數值模擬的手段研究包裹土袋式複合加筋土的力學性能、變形性能和整體穩定性能。研究表明，相對於傳統土袋或一般加筋土，土工格柵包裹土袋加筋土的承載能力及變形性質都有較大的改善。（2）基於包裹式土袋加筋土的設計思想，考慮到提高加筋土側向約束效果對加筋土整體性能的作用，本項目提出了一種預應力加筋土結構，並考慮套用於不同地質條件和荷載條件下造成不均勻沉降的加筋土地基和邊坡等領域。為了探究預應力加筋土剛度的變化規律，考慮到工程實際情況，共設計了5種試驗工況，考慮了預應力大小、懸臂長度和包裹體填料等影響。分析其變形規律，得到一下結論：預應力越大，試驗模型的變形越小，穩定性越強；填充介質為粗砂的預應力式加筋土性能更加優良；懸臂長度越長，試樣變形越強烈，越容易發生破壞。（3）基於修正的拋物索理論，通過分析節點處反力，建立了加筋土結構中筋材的受力方程，結合拋物索變形撓度式可求得筋材不均勻沉降變形曲線，從而提出一種在不均勻沉降下加筋土結構筋材應力分布及其變形曲線的計算方法。同時，基於一種考慮加筋材料剛度及變形的數值解析方法，評估動、靜不同荷載作用下加筋土加筋土的變形性能及穩定性。