土工格柵在公路工程中的試驗研究

肉孜江木沙

(新疆公路與橋梁總公司第一工程處)

土工格柵在公路工程中的試驗研究

肉孜江木沙

(新疆公路與橋梁總公司第一工程處)

主要是通過進行拉拔試驗分析不同填料與格柵之間的相互作用。土與格柵之間的相對位移較大時，土與格柵的兩面都發生了相對位移，進行拉拔試驗比較合適。法向應力增大，拉拔試驗的剪應力的最大值以及相對應的位移量都后不同程度的提高。

土工格柵;直剪摩擦試驗;拉拔試驗

1 土工格柵與土的界面摩擦特性的試驗方法

1.1 拉拔試驗的工作原理

試驗儀器各部件應符合以下規定：試驗箱選用矩形箱，箱子的側壁應保證足夠的剛度，箱體的尺寸一般不小于25 cm×20 cm×20 cm。箱的一側壁應開有5 mm的水平窄縫，主要是為了使試樣可以通過，窄縫邊安裝插板，可上下抽動防止土粒外漏，調整窄縫的大小。試驗的時候上盒固定，下盒滑動，土工格柵應完全覆蓋并固定在下盒上，用夾持器夾上格柵，以防止在試驗過程中脫落。對儀器進行加荷的時候，施加法向壓力的裝置應一直保持恒壓，施加水平荷載的裝置進行應變控制進行加荷。對法向和水平力的測量一般選用拉壓力傳感器，加荷的過程中產生的位移可用位移傳感器或是百分表來測量。

土工格柵作為加筋材料應用于公路中，主要通過格柵肋條的抗拉強度來發揮作用的。因此在拉拔試驗的過程中，對格柵的抗拉強度及變形量進行分析研究對于加筋工程非常重要。通過大量的工程總結出的經驗來看，格柵本身的材質以及實際工程中的環境、荷載等因素對其抗拉強度及形變量影響很大。

在室內進行拉拔試驗是為了項目竣工后加筋的公路可以更好的發揮作用。現場試驗是為了更好的分析研究加筋土結構的性能是否達到室內拉拔試驗的效果。因此如何有效的分析格柵加筋土結構的肋條拉力顯得非常重要。荷載的大小影響著格柵與土之間的作用應力大小，為了正確分析格柵與土之間的應力-應變分布，大多考慮在土質介質中的拉伸速率和在不同圍壓下對其拉伸強度和拉伸模量的影響。

1.2 影響拉拔試驗的因素

(1)拉拔試驗過程中，試驗箱壁影響著格柵的拉拔。在施加荷載的過程中，部分荷載被試驗箱壁所消耗，導致法向應力減少。

(2)速率對拉拔試驗有一定的影響。這是由于不同的喇叭速率會影響孔隙水壓力的高低，快速剪切會放慢孔隙水壓力的消散，降低摩擦強度。

(3)上下試驗箱的厚度對試驗結果也有一定的影響，適當的增加上下土層的厚度會使拉拔阻力減少，直到減低到最低拉拔荷載值。

(4)影響拉拔效果的還有土的粒徑大小、顆粒自身的強度、圓滑程度以及密實度、含水量等。

2 拉拔試驗與結果分析

2.1 試驗儀器

試驗箱選用的規格為450 mm×200 mm×200 mm的矩形箱，厚度為8 mm的鋼板焊制而成。在箱的一側半高處開一條約5 mm的窄縫，使得格柵能從空中拔出。其它的可以按規程上的要求。

2.2 試驗材料

所用的土工格柵是山東大庚玻纖有限公司生產。填料采用的是礫石土、干粗砂和蘭州黃土等。

2.3 室內試驗結果分析

試驗結果如圖1和表1所示，圖1分別為格柵在砂礫土、粗砂、黃土的拉拔曲線。

圖1 土工格柵在填料中的拉拔試驗曲線

表1 拉拔試驗結果

試驗結果表明：

(1)試樣中的與曲線呈非線性關系。界面剪應力的最大值以及對應的拉拔位移量隨著法向應力的增大而增大，原因是格柵埋在土中，沿著長度方向的格柵從施加水平力開始，由于土的作用產生抗拔阻力，格柵上覆蓋土越多，壓力越大，達到抗拔力的最大值也就越長，產生的位移量越大。

(2)土工格柵與砂礫土、粗砂及黃土的摩擦系數分別為0.534，0.471，0.394。

從摩擦系數，我們可以看出：法向應力相同的情況下，砂礫土嵌固作用最好，粗砂其次，黃土最不好。

(3)在拉拔試驗過程中，土工格柵與粗砂及黃土之間產生了粘聚力，與粗砂的粘聚力為4.72 kPa，與黃土的粘聚力為4.32 kPa。這兩個值分別小于規范規定的值，所以并不穩定，在實際工程中計算錨固長度時可以忽略。而礫石土與格柵之間產生了很大的粘聚力，值為12.6 kPa，原因是顆粒直徑大，格柵孔之間對顆粒產生“鎖定”作用，起到了固定顆粒土的效果。

(4)摩擦系數比可以反映物體之間的作用效果，從表中可以看出：格柵與這三種填料的摩擦系數都小于1，表明格柵與填料之間的作用面試薄弱滑動面，所以在實體工程中進行拉拔試驗是很有必要的。

(5)含水量會影響填料與格柵之間的抗剪強度。從表中可以看出：格柵與黃土的抗剪強度隨著含水量的增加而減少。接觸面的方向應力隨著含水量的增大而增大。

3 結束語

通過針對新疆庫爾勒地區進行拉拔試驗，分別添加砂礫土、粗砂、黃土等填料。研究結果顯示：在拉拔試驗中，黃土的界面剪切特性不及砂礫土和粗砂。它的這種特性與試驗剪切速率、填土的物理和力學性質、以及現場的試驗技術等有關。通過摩擦系數可以看出：格柵與砂礫土、粗砂、黃土等填料都是薄弱滑動面，進行實體工程時需進行演算它的抗滑穩定性。格柵與填黃土的抗剪強度隨著含水量的增加而減少。接觸面的方向應力隨著含水量的增大而增大。因此對黃土進行加筋的設計施工中要嚴格控制含水量的變化。

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U416.1

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1008-3383(2012)06-0044-01

2011-12-25