土工織物充填袋力學特性及計算理論研究

《土工織物充填袋力學特性及計算理論研究》是依託石家莊鐵道大學，由劉偉超擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：土工織物充填袋力學特性及計算理論研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉偉超
• 依託單位：石家莊鐵道大學

項目摘要

土工織物充填袋（有時也稱作土工管袋，土工織物充砂袋，土工袋）是將土工織物縫合成模袋，用高壓泵把砂漿或泥漿灌入模袋中，多餘的水分可以從織物空隙中滲出，最後形成管狀或板狀結構，優點眾多，套用前景廣闊。然而目前國內外研究中，理論計算未考慮到土工織物與固態半固態充填料之間的摩擦力，更未對織物所受摩擦力及土工織物-填料界面摩擦特性進行深入研究。針對目前研究中存在的不足之處，本項目首先通過室內充填試驗對土工織物充砂袋的充填高度、形狀和排水速率等特性進行研究，並用光纖感測器測得土工織物袋產生的應變，從而研究袋體所受張力和摩擦力分布特性；然後通過拉拔試驗研究不同含水量的砂漿-土工織物界面摩擦特性，得到界面摩擦係數；最後根據摩擦力分布和摩擦係數，將摩擦力引入到現有的流體填料充填袋理論計算方法中，提出考慮摩擦作用的固態半固態填料充填袋計算方法，對設計和施工提供指導。

結題摘要

土工織物有時又稱土工布，是一種具有透水性的土工合成材料，可縫合成袋狀，用高壓泵把砂漿灌入模袋中，多餘的水分可以從織物空隙中滲出，最後形成管狀或板狀結構，即為土工織物充填管袋，在國內外已有了許多成功的套用，積累了較為豐富的工程經驗，但總的來說，其理論研究仍落後於工程實踐。 針對目前研究中的不足之處，本項目首先提出適用於我國工程套用的低充填壓力下的土工管袋充填特性計算方法，通過對計算參數的合理假設，對現有的無量綱計算方法進行改進，使之適用於充填壓力較小袋體的設計施工參數的計算，運用數值積分對方程進行求解，並將計算結果繪製成圖，方便參數查找；其次提出考慮土工織物透水性，提出充填過程中某一時刻土工管袋排水速度計算方法，通過時間離散進行疊代計算，從而可以計算從低充填壓力狀態到高充填壓力狀態的整個充填過程中袋體形狀和力學特性參數值；然後考慮到土工織物用做土工管袋時受到一定張力作用，其透水率在張力作用下與無荷載情況下會有所不同，設計了實驗裝置對土工織物施加不同的張力，測定張力作用下的土工織物透水率，得出其透水率變化規律；最後通過開展室內土工管袋模型充填試驗，對其形狀、高度、所受張力、底部壓力和排水速度進行研究，分析了各參數的變化規律。並用試驗結果對所提出的理論計算方法進行驗證，證明了所提出方法的正確性，可為實際套用提供一定指導。