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路堤總沉降變形影響不大,但對水平位移影響較明顯;相同工況下土工格室的布置位置對處理效果影響不大。結(jié)合工程實踐,對有限元分析結(jié)果和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,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成果,對土工合成材料加固軟弱基床的研究具有較大的參考價值。

　　采用土工格室對飽和黃土地基進(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 對其進(jìn)行了二次開發(fā),編制了單元用戶子程序,對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,同時結(jié)合甘肅省尹家莊—中川機(jī)場高速公路的工程實踐,進(jìn)行了現(xiàn)場測試,并對兩者結(jié)果進(jìn)行了對比,以便為飽和黃土地基處理的設(shè)計提供依據(jù)。試驗路通過的地帶地形較平坦，地表有零星蘆葦和紅柳，試驗路沿線有地下潛水，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)試驗騰格里沙漠。

級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。國外的公路所用的級配碎石是質(zhì)量優(yōu)等棱角均勻的軋制碎石，但國內(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)引入到級配碎石基層中可改善級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。這對于重交通荷載下瀝青路面壽命的延長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,兩者產(chǎn)生不同水平向變形,從而導(dǎo)致彼此間產(chǎn)生相互錯動的趨勢,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,從而達(dá)到軟基加固的目的。陳艷平等曾對土工格室碎石墊層-碎石樁雙向增強(qiáng)復(fù)合地基進(jìn)行過室內(nèi)模型試驗研究,但該試驗是按近1∶10的比例模擬現(xiàn)場研究對象,存在模型縮尺效應(yīng)等問題。 級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)通過不斷改進(jìn)和完善，必然能成為我國公路建設(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)它具有土工材料無可替代的優(yōu)勢，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、測量放樣及場地清理　　1、按施工規(guī)范和設(shè)計要求施工場地進(jìn)行測量和放樣。　　2、對原地面進(jìn)行清理碾壓，基底處理同一般路基填筑施工處理，處理完畢檢驗合格后再進(jìn)行路基的分層填筑?！　?、當(dāng)填筑高度達(dá)到設(shè)計鋪設(shè)土工格柵、土工格室的高程時，在檢驗合格的填層面上進(jìn)行測量放線，按設(shè)計要求定出鋪設(shè)土工格柵、土工格室的位置?！　《?、材料準(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，土工格柵可采用單向土工格柵，抗拉強(qiáng)度根據(jù)計算確定，一般不小于50KN/m.4、土工格柵鋪設(shè)前對每批產(chǎn)品的性能經(jīng)國家授權(quán)的由資質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心進(jìn)行檢測，檢測頻率不少于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》。