土工格室加固淺層飽和黃土地基的有限元分析

　　基于MARC有限元軟件,采用研編的單元用戶子程序,對(duì)用土工格室處理淺層飽和黃土地基的效果進(jìn)行了有限元分析(FEA),結(jié)果表明:土工格室的有效影響深度為飽和黃土層厚度的50%左右,處理后的飽和黃土地基,水平位移在影響深度范圍內(nèi)可減小約17%左右;豎向位移也得到了一定的減小,可減小5%左右;豎向應(yīng)力值減小35%左右;土工格室的加固厚度對(duì)路堤總沉降變形影響不大,但對(duì)水平位移影響較明顯;相同工況下土工格室的布置位置對(duì)處理效果影響不大。結(jié)合工程實(shí)踐,對(duì)有限元分析結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明:土工格室加固方法能有效地處理淺層飽和黃土地基。文獻(xiàn)介紹了使用土工格室墊層和土工格柵墊層減少軟弱地基變形的試驗(yàn)成果,對(duì)土工合成材料加固軟弱基床的研究具有較大的參考價(jià)值。

　　采用土工格室對(duì)飽和黃土地基進(jìn)行局部換填加固,形成水平向加筋復(fù)合結(jié)構(gòu)體,以提高其地基承載力,在近幾年的黃土地區(qū)高等級(jí)公路建設(shè)中已逐漸開始應(yīng)用。筆者基于有限元軟件 MARC,采用Visual Fortran 6. 5 對(duì)其進(jìn)行了二次開發(fā),編制了單元用戶子程序,對(duì)淺層飽和黃土地基條件下,采用土工格室處理前后的位移特征和力學(xué)性狀進(jìn)行了分析,探討了該種加固方法的適應(yīng)性,同時(shí)結(jié)合甘肅省尹家莊—中川機(jī)場(chǎng)高速公路的工程實(shí)踐,進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,并對(duì)兩者結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,以便為飽和黃土地基處理的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。試驗(yàn)路通過(guò)的地帶地形較平坦，地表有零星蘆葦和紅柳，試驗(yàn)路沿線有地下潛水，低洼處水位較高，地表下約2M處可見地下水2、土工格室的材質(zhì)試驗(yàn)騰格里沙漠。

級(jí)配碎石是用做瀝青路面和水泥混凝土路面的基層和底基層，也可用做路基改善層。國(guó)外的公路所用的級(jí)配碎石是質(zhì)量?jī)?yōu)等棱角均勻的軋制碎石，但國(guó)內(nèi)的碎石質(zhì)量還達(dá)不到這種要求，將土工格室加勁技術(shù)引入到級(jí)配碎石基層中可改善級(jí)配碎石基層模量較低、易松散等缺點(diǎn)，既保持了柔性基層優(yōu)點(diǎn)，又沒有半剛性基層缺點(diǎn)，使基層模量與面層模量達(dá)到更好匹配。這對(duì)于重交通荷載下瀝青路面壽命的延長(zhǎng)具有十分積極的意義。 土工格室的作用原理體現(xiàn)在：a.側(cè)向約束效應(yīng)。一方面,由于格室結(jié)構(gòu)層與土體彈性模量差異很大,在共同承受豎向荷載時(shí),兩者產(chǎn)生不同水平向變形,從而導(dǎo)致彼此間產(chǎn)生相互錯(cuò)動(dòng)的趨勢(shì),進(jìn)而產(chǎn)生很大的摩阻力。b.網(wǎng)兜效應(yīng)。在荷載作用下,土工格室與其內(nèi)部填料相互擠壓擠密,構(gòu)成一壓縮剛度大、抗拉強(qiáng)度高的墊層,從而起到一般土工合成材料的網(wǎng)兜作用,使土工格室產(chǎn)生一向上托舉力來(lái)承受部分上部結(jié)構(gòu)荷載,提高地基承載力。c.應(yīng)力擴(kuò)散和柔性筏基效應(yīng)。土工格室與其內(nèi)填料構(gòu)成的墊層結(jié)構(gòu)體還可構(gòu)成具有一定抗彎、抗剪和抗壓能力的柔性筏板基礎(chǔ),能有效擴(kuò)散上部荷載,降低作用于軟基頂面的峰值應(yīng)力,均化作用于軟基頂面的荷載作用,改善淺層軟土地基應(yīng)力場(chǎng),從而達(dá)到軟基加固的目的。陳艷平等曾對(duì)土工格室碎石墊層-碎石樁雙向增強(qiáng)復(fù)合地基進(jìn)行過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)研究,但該試驗(yàn)是按近1∶10的比例模擬現(xiàn)場(chǎng)研究對(duì)象,存在模型縮尺效應(yīng)等問題。 級(jí)配碎石搭配土工格室強(qiáng)強(qiáng)結(jié)合產(chǎn)生的“化學(xué)效應(yīng)”威力不小，對(duì)公路的質(zhì)量有了更顯著的提升，這種地基處理技術(shù)通過(guò)不斷改進(jìn)和完善，必然能成為我國(guó)公路建設(shè)一大極為有效的助力！

土工格室在施工前需要做哪些準(zhǔn)備工作

土工格室在我國(guó)九十年代取得突破性的發(fā)展，在道路基床病害整治和固定松散介質(zhì)方面的應(yīng)用比較廣泛，隨著人們對(duì)土工格室特性的進(jìn)一步了解，發(fā)現(xiàn)它具有土工材料無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)，其發(fā)展前景廣闊。那么在公路建設(shè)中，土工格室在施工前需要做哪些準(zhǔn)備工作　　一、測(cè)量放樣及場(chǎng)地清理　　1、按施工規(guī)范和設(shè)計(jì)要求施工場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)量和放樣?！　?、對(duì)原地面進(jìn)行清理碾壓，基底處理同一般路基填筑施工處理，處理完畢檢驗(yàn)合格后再進(jìn)行路基的分層填筑。　　3、當(dāng)填筑高度達(dá)到設(shè)計(jì)鋪設(shè)土工格柵、土工格室的高程時(shí)，在檢驗(yàn)合格的填層面上進(jìn)行測(cè)量放線，按設(shè)計(jì)要求定出鋪設(shè)土工格柵、土工格室的位置?！　《⒉牧蠝?zhǔn)備　　1、用于路堤邊坡加筋補(bǔ)強(qiáng)的土工格柵采用雙向土工格柵，土工格柵的幅寬不小于3.0m，抗拉強(qiáng)度不小于30KN/m，延伸率≤10%.　　2、用于軟基加固采用樁網(wǎng)復(fù)合地基的土工格柵采用雙向土工格柵，選用高強(qiáng)聚酯纖維、聚酯、聚乙烯等材料用于軟基加固，抗拉強(qiáng)度根據(jù)計(jì)算確定，但一般不小于80KN/m，土工格柵的幅寬≥5.0m，延伸率≤10%　　3、采用排水固結(jié)法施工時(shí)，土工格柵可采用單向土工格柵，抗拉強(qiáng)度根據(jù)計(jì)算確定，一般不小于50KN/m.4、土工格柵鋪設(shè)前對(duì)每批產(chǎn)品的性能經(jīng)國(guó)家授權(quán)的由資質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)頻率不少于3組，合格后方可鋪設(shè)。8、自上而下鋪掛三維植被網(wǎng),并與土工格室上的土工繩綁扎牢固,貼緊坡面。施工質(zhì)量應(yīng)符合種國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鐵路路基土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》。