土工格室柔性擋墻變形規(guī)律數(shù)值模擬研究

土工格室柔性擋墻變形規(guī)律數(shù)值模擬研究

　　土工格室柔性擋墻作為一種新型公路邊坡支擋結(jié)構(gòu),在公路工程建設(shè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。格室內(nèi)可填充土壤，上面可以植草和灌木，在原始坡面無法恢復(fù)植被的情況下，同樣可以獲得理想的綠化效果，具有不可估量的環(huán)保價值。柔性擋墻墻背土壓力與擋墻的變形形態(tài)及位移量大小密切相關(guān)。運用巖土工程有限元分析軟件Plaxis研究了柔性擋墻在不同工況下的變形規(guī)律,計算分析了擋墻的高寬比、坡度以及路基表面荷載對于擋墻的變形性狀的影響。研究結(jié)果表明,高寬比較大時,擋墻的水平位移量和自身的撓曲變形較大,墻背變形表現(xiàn)為外凸的拋物線形。隨著高寬比的減小,擋墻的水平位移量和撓曲變形逐漸減小,墻背變形形態(tài)亦發(fā)生了變化;擋墻頂部的水平位移隨著坡度的變小而迅速減小;隨著填土表面荷載的增大,擋墻頂部的水平位移量逐漸減小,而總水平位移量和撓曲變形卻逐漸增大。研究成果為柔性擋墻土壓力計算方法的提出提供合理的理論依據(jù),對于土工格室柔性擋墻的設(shè)計具有一定的參考價值。

土工格室是20世紀(jì)80年代初在國際上出現(xiàn)的一種新型土工合成材料,其伸縮自如,運輸方便,使用時張開并充填土石或混凝土料,構(gòu)成具有強大側(cè)向限制和大剛度的結(jié)構(gòu)體,廣泛應(yīng)用于土木工程各個領(lǐng)域。傳統(tǒng)的格柵使用金屬材質(zhì)，強度雖然較高但對水質(zhì)及土壤會造成一定的影響。采用土工格室修建擋土墻進行邊坡防護時,一般是將土工格室和充填料組成的結(jié)構(gòu)層按一定坡度層層疊加,如圖1所示,層與層之間采用錨釘連接,土工格室的鋪設(shè)從下到上有一定的角度。與重力式擋墻相比,土工格室柔性擋墻結(jié)構(gòu)較輕,減少了對地基承載力的要求,同時整個結(jié)構(gòu)具備類似邊坡的性質(zhì),可以在墻面格室內(nèi)植草種樹,在公路建設(shè)中能夠滿足恢復(fù)生態(tài)、綠化墻面、美化沿線景觀的要求。由于其結(jié)構(gòu)輕、施工方便、造價低廉,能夠滿足綠化墻面的要求,在公路邊坡防護中得到了廣泛的應(yīng)用。柔性擋墻在土壓力的作用下會產(chǎn)生位移,同時墻體自身會發(fā)生撓曲變形和剪切變形,墻背土壓力的大小和分布與擋墻的變形形態(tài)及位移量大小密切相關(guān),因此與剛性擋墻作用機制有很大差異.

    目前，土工格室國內(nèi)已廣泛應(yīng)用于路堤加筋、軟基處理、邊坡防護、擋土墻的修建、管道支撐、橋頭跳車的處理、沙漠路基處理、灘涂處理和機場建設(shè)等，但在用于加固級配碎石基層方面，還缺乏深入的研究。為了驗證并比擬兩種土工資料鋪于不同層位的成果，將單層土工格柵或格室鋪設(shè)于路堤底面及其余層面后，辨別計算察看特色點的沉降狀況。面對半剛性基層瀝青路面不可避免的致命缺點和越來越多的道路損壞，但受傳統(tǒng)設(shè)計思路的束縛，柔性基層特別是級配碎石基層在國內(nèi)的高等級公路設(shè)計中一直沒有得到足夠的重視和大膽的嘗試。本文將對級配碎石作為基層在重載交通道路中的應(yīng)用技術(shù)，以及采用土工格室加勁技術(shù)改進和提配碎石的強度、抗變形能力進行深入研究。