模型1:節(jié)理單元。目前國(guó)內(nèi)外已提出多種節(jié)理單元模型, 最先是為研究巖體結(jié)構(gòu)力學(xué), 模擬巖體軟弱結(jié)構(gòu)面而提出的, 最早提出而又使用最廣泛的是古 [5] 德曼(G oodman ) 節(jié)理單元, 是一種假想的無(wú)厚面結(jié)構(gòu), 但其能傳遞壓力及摩阻力, 見圖1(a ) 。土工格室為軟土路堤的一相對(duì)強(qiáng)結(jié)構(gòu)面, 但其作用機(jī)理一致, 土工格室墊層傳遞擴(kuò)散垂向土壓力, 并依靠摩阻力發(fā)揮側(cè)限作用, 因而將土工格室及其周圍一定厚度范圍內(nèi)的填料抽象為節(jié)理單元進(jìn)行模擬。其剛度矩陣依據(jù)增量理論用變剛度法求得, 其余同一般有限元計(jì)算。節(jié)理單元材料參變量有:k s 為切向應(yīng)力剛度, kN Πm ; k n 為法向應(yīng)力剛度, kN Πm ; γ為容重(格室+填料得復(fù)合容重) kN Πm ; c 為格室與填料之間的 3 土工格室加筋墊層設(shè)計(jì)方法基本與普通墊層設(shè)計(jì) 內(nèi)容相同, 包括墊層承載力設(shè)計(jì)、墊層厚度、寬度、 [4] 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算以及變形復(fù)核等。311　承載力計(jì)算 土工格室加筋墊層承載力設(shè)計(jì)計(jì)算目前全國(guó)還沒有統(tǒng)一計(jì)算方法, 一般有經(jīng)驗(yàn)法、查表法及公式計(jì)算法幾種, 但土工格室加筋墊層與普通墊層略有不同, 采用應(yīng)力擴(kuò)散角法其應(yīng)力擴(kuò)散角應(yīng)合理取值。按承載力公式計(jì)算時(shí), 普通墊層承載力計(jì)算公式見(1) 式, 加筋墊層承載力公式見(2) 式, 其余計(jì)算方法可參見有關(guān)規(guī)范規(guī)程。 ζζγζ(1) P =cN C BN γγC +qN q q +015 　 38 粘聚力, kPa ; <為格室壁與填料之間的摩擦角; v m 為容許相對(duì)變形量, m 。 其單元?jiǎng)偠染仃? l Π2 [k ] e =t -l Π2 ∫ [B ][k ][B ]dx T e (3) 模型2:板單元+接觸面單元。由于土工格室的 ? 1土工格室在軟土地基處理中的應(yīng)用與研究　張　勝等 土Ο梁作用機(jī)理形成一種大剛度板結(jié)構(gòu), 在進(jìn)行有限 元模擬時(shí)將土工格室單獨(dú)作一層板單元實(shí)體見圖1(b ) , 而其與上下填料間的作用關(guān)系用節(jié)理面單元模擬。板單元?jiǎng)偠染仃嚥辉儋樖? 。 裂縫的產(chǎn)生。412　小型構(gòu)造物

工程地質(zhì)條件相對(duì)稍差, 地基承載力較低, 設(shè)計(jì)采用換填處理方案。一般圓管涵基礎(chǔ)以下?lián)Q填110m 厚碎石墊層, 箱涵基礎(chǔ)以下?lián)Q填115m 厚碎石墊層; 并在墊層底鋪設(shè)20cm 高土工格室裝碎石回填、壓實(shí), 當(dāng)軟土較差時(shí), 可在墊層中設(shè)數(shù)層雙向土工格柵加筋處理。土工格室換填加筋處理可迅速提高地基承載力, 并減小涵底不均勻沉降。413　橋坡段淺層處理橋坡段由于不均勻沉降引起橋頭跳車, 歷來(lái)很受人們重視, 但處理方法不能一概而論, 當(dāng)橋頭段軟土厚度較薄或僅夾薄層軟土且臺(tái)背填土不是很高(H <5m ) , 應(yīng)用土工格室墊層淺層處理, 并設(shè)置柔性加筋橋臺(tái)以控制不均勻沉降。414　一般路段淺層處理 圖1　土工格室單元模型 兩種處理模型均概念明確, 操作簡(jiǎn)單, 適于數(shù)值 模擬計(jì)算。模型1通過(guò)節(jié)理單元模擬筋材的拉拔作用力, 但側(cè)限作用發(fā)揮強(qiáng)度是隨著應(yīng)力場(chǎng)變化而改變的, 與傳統(tǒng)分析法相比更進(jìn)一步。模型2相對(duì)模型1處理復(fù)雜, 但邊界明確, 力學(xué)參數(shù)簡(jiǎn)單, 且更符合土工格室的板梁作用機(jī)理。4　應(yīng)用范圍及條件 結(jié)合試驗(yàn)路工程經(jīng)驗(yàn)及其它省份成功工程經(jīng)驗(yàn), 安徽省多條高等級(jí)公路及大量的路網(wǎng)工程的軟土地基處理都推廣使用土工格室進(jìn)行處理。使用形式可分為淺層處理、路面加固、加筋換填及組合型, 見圖2。土工格室的具體應(yīng)用依據(jù)軟土厚度、工程地質(zhì)特性及構(gòu)造物規(guī)模綜合選用 。 使用土工格室加筋墊層處理的一般路段, 分為兩種情況, 一種是路基設(shè)計(jì)填土高度很小, 原地面以上很快進(jìn)入九五區(qū), 且地基有薄層軟土分布(難以清理) ; 一種是路基填土較高, 而地基軟土層較薄, 易發(fā)生淺層滑移路段。試驗(yàn)路證明, 對(duì)低填方路段, 加鋪土工格室墊層, 能滿足九五區(qū)壓實(shí)度、施工工藝及路堤強(qiáng)度等要求, 有效解決了軟土段低填方路堤壓實(shí)度問(wèn)題。通過(guò)土工格室墊層增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)整體性及在荷載作用下的抗變形性, 減小地基附加應(yīng)力及附加沉降, 提高路堤整體穩(wěn)定性。415　溝塘路段 江南水網(wǎng)密布, 公路建設(shè)經(jīng)常穿壓溝塘湖泊, 塘底一般有厚層軟土分布, 可采用攪拌樁樁頂鋪土工格室墊層處理或單獨(dú)采用墊層處理, 樁頂墊層加鋪土工格室可減少攪拌樁數(shù)量。 使用土工格室加筋處理, 充分發(fā)揮其大剛度板結(jié)構(gòu)作用, 可增加上部結(jié)構(gòu)整體性, 防止土方因載重發(fā)生過(guò)大變形, 并可迅速提高地基承載力, 大大減小傳至軟土地基的附加應(yīng)力, 減小地基工后沉降及不均勻沉降, 同時(shí)大大改善填料性質(zhì), 提高坡體的穩(wěn)定性, 對(duì)于新老路堤也大大減少了自身的變形差異。軟土地基處理情況各異, 土工格室墊層的選擇使用應(yīng)對(duì)各工況具體詳細(xì)分析, 以能充分發(fā)揮土工格室的優(yōu)勢(shì)作用, 同時(shí)滿足公路設(shè)計(jì)使用標(biāo)準(zhǔn)。5　結(jié)論 (1) 擴(kuò)散應(yīng)力, 迅速提高墊層承載力。使用土工格室加筋墊層, 使其形成一種大剛度(下轉(zhuǎn)第46頁(yè)) 39 圖2　土工格室處理軟土地基的幾種形式 411　老路加寬處理 工程地質(zhì)條件相對(duì)稍差, 通過(guò)計(jì)算分析不需要進(jìn) 行深層地基處理, 為控制新老路不均勻沉降(老路沉降基本完成) , 設(shè)計(jì)采用墊層加筋方案。墊層設(shè)計(jì)厚度一般為30cm , 墊層材料用碎石, 墊層中設(shè)置20cm 高土工格室加筋處理, 且土工格室伸入老路基不小于2m 。為減少路面縱向裂縫的產(chǎn)生, 沿路面縱向在路面結(jié)構(gòu)層下老路基與新路基結(jié)合處鋪設(shè)一層土工格室, 寬度為3m , 伸入新老路基各115m , 可以有效的協(xié)調(diào)新、老路結(jié)合處的路面變形, 從而減少路面縱向 公路交通科技　2004年　第4期 年至2000年13年期間基本穩(wěn)定, 沿線路兩端較少向外擴(kuò)展。B 線方案需穿越P 煤礦中部塌陷積水區(qū)和J 煤礦東部塌陷積水區(qū), 跨越塌陷積水區(qū)的總長(zhǎng)度達(dá)518412m 。其中該線路方案所穿越的P 煤礦塌陷積水區(qū)自1994年至2000年期間已逐步穩(wěn)定, 很少沿線向外擴(kuò)展, 而穿越的J 煤礦塌陷積水區(qū)在1994年至2000年期間仍向北部擴(kuò)展, 可能還會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大, 將對(duì)線路產(chǎn)生不利影響。 由于在遙感影像上提取塌陷積水區(qū)的主要依據(jù)是塌陷區(qū)的地面積水。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查, 水面比地面低015～110m 左右, 顯然積水區(qū)比實(shí)際塌陷區(qū)面積小,