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3 直剪試驗(yàn)
選用EG65R 單向格柵在白河堡粘土中進(jìn)行了直剪試驗(yàn)。繪制出每個(gè)法向應(yīng)力作用下, 小車的水平位移與摩擦力之間的變化曲線, 如圖9(a) 所示, 可以看出各組試樣在位移至4~6mm 時(shí)均開始出現(xiàn)拐點(diǎn), 曲線接近于雙曲線。根據(jù)曲線出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折處, 確定其極限摩擦強(qiáng)度, 即抗剪強(qiáng)度。根據(jù)求出抗剪強(qiáng)度繪制出 p 與各級(jí)法向應(yīng)力p 之間的曲線, 如圖9(b)
所示。
圖9 EG65R 與粘土直剪試驗(yàn)曲線
Fig. 9 Direct shear test curve between EG65R and clay
可見E G65R 單向格柵與白河堡粘土間的直剪摩擦強(qiáng)度指標(biāo)為:c =6 3kPa, ! =21 2?, 接近土本身的強(qiáng)度指標(biāo)。這比拉拔測(cè)得的拉拔強(qiáng)度指標(biāo)(c =1 6kPa, ! =6 3?) 高很多, 這是由于格柵肋之間的空隙并且格柵有一定的厚度, 使得鐵板與土間摩擦和土與土之間的摩阻力占了很大比例。
4 拉拔強(qiáng)度指標(biāo)和直剪強(qiáng)度指標(biāo)的選用
對(duì)于EG65R 單向格柵與白河堡粘土, 其拉拔摩擦強(qiáng)度指標(biāo)為c =1 6kPa, ! =6 3?, 其直剪摩擦強(qiáng)度指標(biāo)為c =6 3kPa, ! 21 2?, 兩者數(shù)值上有很大差別。
在加筋結(jié)構(gòu)中, 如果滑裂面形狀如圖10(a) 所示, 貫穿整個(gè)加筋材料, 此時(shí)若沿滑裂面破壞, 則破壞形式表現(xiàn)為筋材拉斷或從土中拔出的破壞, 故設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度時(shí), 應(yīng)取拉拔強(qiáng)度指標(biāo)。如果滑裂面形狀如圖10(b) 所示的復(fù),
72水 力 發(fā) 電 學(xué) 報(bào)2006年出的破壞, 計(jì)算時(shí)仍取拉拔強(qiáng)度指標(biāo); 底部則表現(xiàn)為上部土體沿格柵接觸面的滑動(dòng)破壞, 所以計(jì)算底部滑裂面時(shí)
選用直剪強(qiáng)度指標(biāo)較為合理。
圖10 滑裂面示意圖
Fig. 10 Sketch of slip face
5 結(jié)論
(1) 如果在夾具頭測(cè)水平位移, 可能包含有夾具與格柵的滑動(dòng)位移, 縫口與夾具之間格柵的拉伸變形等, 位移偏大; 而由于格柵剛度較大, 所以在試樣后部測(cè)水平位移較為合理。
(2) 粘土與格柵接觸面抗剪強(qiáng)度很低, 不能提供足夠的錨固力, 尤其是對(duì)于拉拔力較大的格柵及孔壓未能充分消散的情況, 以粘土為填料是不合適的。而粉土和粉細(xì)砂接觸面抗剪強(qiáng)度較低, 不容易壓實(shí)且易液化, 也不是很合適的填料。如果選用它們作填料, 應(yīng)注意排水。
(3) 砂礫料中格柵的拉拔強(qiáng)度曲線會(huì)出現(xiàn)臺(tái)階現(xiàn)象及極限強(qiáng)度的非線性, 這是由于拉拔過程中孔眼間的大顆粒砂礫的咬合和位移調(diào)整造成的。取格柵后部水平位移L =4m m 的強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)拉拔力是較為可靠的。
(4) 砂礫料與格柵間抗拔阻力以咬合為主, 所以接觸面抗剪強(qiáng)度較高, 在法向壓力較高的情況下, 格柵甚至被拉斷, 拉斷時(shí)的單位長(zhǎng)度拉力稍小于格柵產(chǎn)品的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。
(5) 若整體沿滑裂面破壞時(shí)表現(xiàn)出格柵的拉拔破壞, 設(shè)計(jì)錨固長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)采用拉拔抗剪強(qiáng)度指標(biāo); 若沿復(fù)合滑裂面破壞時(shí)會(huì)出現(xiàn)沿格柵接觸面的滑動(dòng)破壞, 此時(shí)宜用直剪抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。
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1 3 試驗(yàn)方法
拉拔試驗(yàn)采取應(yīng)變控制的方式, 拉拔速率取0 5mm/min。如果在夾具頭測(cè)水平位移, 可能包含有夾具與格柵的滑動(dòng)位移, 縫口與夾具之間格柵的拉伸變形等, 所以試驗(yàn)中在格柵的后部用位移傳感器測(cè)定水平位移。
直剪試驗(yàn)采取應(yīng)變控制的方式, 剪切速率取0 5mm/min, 土工格柵用環(huán)氧樹脂粘在光滑鐵板上, 將鐵板固定在加荷板上。在直剪車的前端放置位移傳感器。
2 拉拔試驗(yàn)
選用EG90R 單向格柵在白河堡粘土和天津耳閘粘土中, EG65R 單向格柵在砂質(zhì)粉土和粉細(xì)砂中進(jìn)行了拉拔試驗(yàn)。繪制出每個(gè)法向應(yīng)力作用下, 格柵的滑動(dòng)位移與雙面剪應(yīng)力之間的變化曲線, 如圖3(a) 、圖4(a) 、圖5(a) 、圖6(a) 所示, 可以看出, 各組試樣在拉拔至1~3mm 時(shí)均開始出現(xiàn)拐點(diǎn), 隨后曲線光滑地變化, 接近于雙直線。根據(jù)曲線出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折處, 確定其極限拉拔力T d 。將極限拉拔力除以雙面的面積, 求出抗剪強(qiáng)度 p =T d (2LB ) , 繪制出 p 與各級(jí)法向應(yīng)力p 之間的曲線
[4]
, 如圖3(b) 、圖4(b) 、圖5(b) 、圖6(b)
所示。
圖3 EG90R 在白河堡粘土中拉拔試驗(yàn)曲線Fig. 3 Pull out test curve of EG90R in clay of
Baihepu
圖4 E G90R 在天津耳閘粘土中拉拔試驗(yàn)曲線Fig. 4 Pull out test curve of E G90R in clay of Erzha in Tianji ng
選用EG130R 單向格柵和EG65R 單向格柵在砂礫料中進(jìn)行了拉拔試驗(yàn)。繪制出每個(gè)法向應(yīng)力作用下, 格柵的滑動(dòng)位移與雙面剪應(yīng)力之間的變化曲線, 如圖7(a) 和8(a) 所示。對(duì)于EG130R 型格柵, 在150kPa 和200kPa 正壓力下, 格柵最后被拉斷; 對(duì)于EG65R 型格柵, 在75kPa 和100kPa 正壓力下, 格柵最后被拉斷??梢娗€經(jīng)常表現(xiàn)為臺(tái)階狀。在法向壓力較高時(shí), 格柵最后被拉斷; 法向壓力較小時(shí), 格柵在較大位移時(shí)拉拔力達(dá)到峰值。繪制
70水 力 發(fā) 電 學(xué) 報(bào)2006年
圖5 E G65R 在砂質(zhì)粉土中拉拔試驗(yàn)曲線
Fig. 5 Pull out test curve of E G65R in sandy
silt
圖6 EG65R 在粉細(xì)砂中拉拔試驗(yàn)曲線
Fig. 6 Pull out test curve of EG65R in fine sand
出抗剪強(qiáng)度 m 處的拉拔力作p 與各級(jí)法向應(yīng)力p 之間的曲線, 如圖7(b) 和8(b) 所示, 圖中, 實(shí)線部分為取L =4m
為設(shè)計(jì)拉拔力的強(qiáng)度包線,
虛線部分為極限拉拔力的強(qiáng)度包線。
圖7 EG130R 在砂礫料中拉拔試驗(yàn)曲線
Fig. 7 Pull out test curve of EG130R in
grail
圖8 EG65R 在砂礫料中拉拔試驗(yàn)曲線
Fig. 8 Pull out test curve of EG65R in grail
第6期湯 飛等:單向塑料土工格柵與土界面作用特性的試驗(yàn)研究
表4 拉拔試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)
Table 4 Strength index of direct shear test 填料白河堡粘土天津耳閘粘土砂質(zhì)粉土粉細(xì)砂砂礫料
格柵種類EG90R EG90R EG65R EG65R EG130R EG65R
c kPa 1 6106068 8(0) 45(0)
(?) 6 348 313 315 6(29 4) 11 3(29 2)
71
試驗(yàn)得出的不同種類填料和不同格柵之間的強(qiáng)度指標(biāo)如表4所示, 其中砂礫料強(qiáng)度指標(biāo)中, 括號(hào)內(nèi)為設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo), 括號(hào)外為極限拉拔強(qiáng)度指標(biāo)。
粘土與格柵間接觸面抗剪強(qiáng)度很低, 以粘土為填料不能提供足夠的錨固力, 尤其是對(duì)于拉拔力較大的格柵及孔壓未能充分消散的情況。其中, 天津耳閘粘土是在飽和后進(jìn)行的拉拔試驗(yàn), 不固結(jié)快拔試驗(yàn)! 僅為4?, 可見飽和土樣的接觸面抗剪強(qiáng)度更
低。砂質(zhì)粉土和粉細(xì)砂與格柵間接觸面抗剪強(qiáng)度稍 高于粘土。格柵在粘土、砂質(zhì)粉土、粉細(xì)砂中的拉拔曲線特征均為:在拉拔至1~3mm 時(shí)開始出現(xiàn)拐點(diǎn), 隨后曲線光滑地變化, 接近于雙直線。
砂礫料與格柵間接觸面抗剪強(qiáng)度較高, 對(duì)于拉拔力較大的格柵, 砂礫料是合適的填料。由于該砂礫料級(jí)配不均勻, 隨著格柵被拉拔, 其結(jié)點(diǎn)及橫肋處的砂礫料被推動(dòng), 大顆粒被卡住而產(chǎn)生更大的咬合抗力。所以拉拔曲線呈臺(tái)階狀。而且在法向壓力較高的情況下, 格柵最后被拉斷。從試驗(yàn)結(jié)果分析, 在L =4mm 處的拉拔力大體上相當(dāng)于其初始移動(dòng)時(shí)的拉拔強(qiáng)度, 可以把它作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)。
試驗(yàn)結(jié)果表明, 土與格柵之間的作用主要是橫肋及節(jié)點(diǎn)與土顆粒間的咬合, 在細(xì)顆粒土中這種咬合作用很弱, 而格柵的有效面積又較小, 因而接觸面的抗剪強(qiáng)度很低(低于土本身強(qiáng)度) ; 在砂礫料中這種咬合力成為主要阻力, 有時(shí)甚至形成類似錨拉的結(jié)構(gòu)形式, 其極限抗剪強(qiáng)度包線就會(huì)出現(xiàn)較大的假粘聚力, 或在低壓力下內(nèi)摩擦角高達(dá)50?以上, 與國(guó)外一些試驗(yàn)結(jié)果(1982年, Ingold 做的土工格柵與砂石的拉拔試驗(yàn)?zāi)Σ两菫?0~71?) 一致。
山東聯(lián)祥工程材料有限公司,公司位于馳名中外的“五岳之首”——泰安,周邊風(fēng)景秀麗,環(huán)境優(yōu)雅,西距中國(guó)肥桃之鄉(xiāng)30公里,南距文化名城孔府(曲阜)70公里,西距歷史古跡梁山50公里,北距省城濟(jì)南國(guó)際機(jī)場(chǎng)80公里,周邊與濟(jì)青、京滬、京福高速公路及104國(guó)道相連接,交通十分便利,通訊發(fā)達(dá)。
山東聯(lián)祥工程材料有限公司是專業(yè)從事土工合成材料及新型復(fù)合材料生產(chǎn)、研發(fā)的高科技民營(yíng)企業(yè);是“中國(guó)土工合成材料工程協(xié)會(huì)”會(huì)員單位。公司占地40000平方米,注冊(cè)資本5080萬元,年產(chǎn)土工合成材料及新型復(fù)合材料4000噸,年銷售收入1.2億元,利稅800萬元?,F(xiàn)有員工300余人,其中具有高中級(jí)以上職稱的專業(yè)技術(shù)人員30名,擁有德國(guó)卡爾邁耶(KARL MALIMO)高速“拉舍爾”經(jīng)編機(jī)、瑪里莫(MALIM0)多軸向織機(jī)、道尼爾織機(jī),并掌握門澤爾公司涂層技術(shù)。
山東聯(lián)祥工程材料有限公司主要產(chǎn)品包括:抗裂貼,防裂貼,貼縫帶,鋼塑土工格柵,玻纖土工格柵,雙向塑料格柵,單向塑料格柵,滌綸土工格柵,PP焊接格柵,聚酯玻纖布,三維植被網(wǎng),土工布,土工膜,排水板,土工格室,軟式透水管,塑料盲溝,膨潤(rùn)土防水毯及多種新型復(fù)合材料。產(chǎn)品質(zhì)量已達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、航天、軍事、化工、石油;公路、鐵路、機(jī)械、水利、電力、水土保持及環(huán)境綠化與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域,產(chǎn)品受到工程界專家及廣大用戶的一致好評(píng),并受到國(guó)內(nèi)外有關(guān)專家的認(rèn)同和贊譽(yù)。公司與全國(guó)十幾家科研院所及大專院校建立了密切的協(xié)作關(guān)系。
目前公司所生產(chǎn)的的格柵遠(yuǎn)銷海內(nèi)外各個(gè)國(guó)家,俄羅斯,美國(guó),智利,南非,喀麥隆,哥倫比亞,哈薩克斯坦等,占到生產(chǎn)總額的40%左右,得到廣大客戶的一致認(rèn)可,我們的產(chǎn)品通過歐盟的CE認(rèn)證。
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