基于砂箱模型试验的加筋土堤坝挡墙在松花江干流治理工程的优化设计研究.docVIP

基于砂箱模型试验的加筋土堤坝挡墙在松花江干流治理工程的优化设计研究 李明 王璐 马栋和 鲍硕超 尹思达 吉林建筑大学土木工程学院 黑龙江省三江工程建设管理局 中水东北勘测设计研究有限责任公司 X 关注成功！ 加关注后您将方便地在 我的关注中得到本文献的被引频次变化的通知！ 新浪微博 腾讯微博 人人网 开心网 豆瓣网 网易微博 摘????要： 通过对加筋土堤坝挡墙模型和堤坝边坡进行分析, 探索加筋土堤坝挡墙在松花江干流堤坝治理工程应用的可能性。根据规范提供的理论计算方案, 对选择的研究区段进行数值模拟和模型试验相结合的方法, 对加筋体方案进行优化。其中加筋体的拉伸和回填的砂土密实度会影响加筋带和回填砂土的相互作用, 对试验结果的影响很大。在充分加筋且所有筋体全部穿越潜在滑面后, 水平加筋体垂直堤坝坡表加筋可很大程度的提高边坡稳定性, 通过砂箱试验, 可为加筋土堤坝挡墙在松花江干流堤坝治理工程综合治理措施的制定提供依据。 关键词： 砂箱模型试验; 加筋土挡墙; 堤坝; 优化设计; 作者简介：李明 (1981—) , 男, 吉林省长春市人, 讲师, 博士, 博士后。 基金：松花江干流治理工程堤防及建筑物砂土液化破坏机制及工程对策研究 0前言 加筋土挡墙具有对地基承载力要求低, 施工简便, 占地较少, 造价低, 外形美观等特点, 被广泛应用于水利水电工程、公路工程、铁道工程、建筑工程等。以往经验对于加筋土挡墙的研究多局限于路肩式加筋土挡墙、路堤式加筋土挡墙以及斜面式加筋土挡墙, 但对加筋土挡墙的强度、变形、力学特性、稳定性认识不足, 导致加筋土挡墙在工程建设过程中存在一定的盲目性, 从而带来了不必要的浪费和一定程度上的工程质量隐患[1]。加筋体的布置应考虑拉筋的水平和竖向间距以及筋带宽度与拉筋长度和方向等受力关系, 其布置方式对工程稳定性起着至关重要的作用。过大或过短的拉筋布置间距均可导致加筋土堤坝挡墙结构的过大变形或整体失稳。布筋方式合理选择是加筋土挡墙设计的关键问题。加筋土技术起源于20世纪60年代, 1965年法国工程人员修建了世界上第一座加筋土挡墙。随着加筋土技术在工程领域内的不断传播和发展, 应用的领域和方式也在不断革新[2]。 本文针对松花江干流治理工程中的砂土地基稳定性, 开展一系列砂箱模型试验, 对试验方案进行设计, 以最少的加筋量和合理的承载能力为条件, 研究砂箱模型的加筋土挡墙在超载情形下的合理布筋方式, 分析不同加载工况下的布筋方式, 为加筋土堤坝挡墙设计提供理论依据。 1 试验方案设计 1.1 砂箱。 本次试验的模型箱采用立方体, 整体顶部开口的有机玻璃制成 (净尺寸670mm×460mm×460mm) , 前面板和两个侧板可活动 (图1) , 在挡墙工作时将被移除。模型箱指标如下: (1) 模型箱四周围板和底板采用有机玻璃板, 厚度为8mm; (2) 板内表面平整; (3) 一个正面和局部侧面可活动 (图1) , 使用插销和铰链与箱子其他部分进行固定; (4) 底板为全尺寸, 只有活动面板和局部侧面板被移除; (5) 设置钢拉杆固定两侧面板, 以确保两面板的平行; (6) 为便于压实砂土试样, 箱壁刻有刻度线, 间距50mm。 图1 模型箱示意图 (单位:mm) ??下载原图 图2 试验模型箱图 ??下载原图 1.2 砂箱填料。 使用标准砂作为填料, 其中γ=15.8k N/m, c=0k Pa, φ=34.8°; 1.3 加筋体及面板。 挡土墙墙体材质为白卡纸 (双面白卡纸, 型号:250g, 787mm×1092mm) , 具体尺寸如图3所示 (图3中“搭接”部分为墙体与模型箱的搭接部分) 。加筋体材质为牛皮纸 (型号:120g, 787mm×1092mm) , 数量和尺寸由各参赛队自行设计。连接用胶带为得力牌透明文具胶带 (型号:宽12mm, 材质厚度38μm; 图3 挡土墙面板尺寸图 (单位:mm) ??下载原图 1.4 加载筋材。 采用无纹100g信封用牛皮纸, 根据试验实际情况布置; 1.5 挡砂板与加筋条的连接材料使用尺寸为宽48 mm胶带透明胶带, 周围不与模型箱侧壁接触; 1.6 加载试验。 试验期间采用砝码进行加载。在刚性桩上方土体表面放置一块标准钢板 (尺寸为150mm×150mm×8mm) 作为加载板, 加载时将不同质量的砝码堆置在标准钢板上, 实现加载过程。 2 试验步骤设计 2.1 装配阶段 首先, 先制作好拉筋体和挡墙面板, 将拉筋和挡墙面板粘贴连接;其次, 将制作好的挡板固定在模型箱, 同时固定好挡墙纸板。第三步, 分层填筑标准砂, 每层填筑砂土手动压实并整平。再将拉筋拉直并铺上填砂, 以此过程重复, 直至填筑完成。最后, 移除挡板, 砂箱土压力发挥