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摘要 ：可用于土工格室堤防加固的設計方法是極少數(shù)。較早的兩種方法和在本文所提出的并與他們相比的第三方法。在第一種方法叫做滑移線的方法，所述土壤的塑性承載失效假定，即土工格室層在軟土中使用非對稱滑移線計算地基土。第二種方法基于邊坡穩(wěn)定分析，通用邊坡穩(wěn)定性設計對基床路堤需要土工格室的強度。在第三本文提出的方法，土工格室加固是基于堤防平面應變有限元設計的分析。所述土工格室層被建模為一個等效的復合層用以改性強度和剛度值。強度和土工格室層的尺寸則估計需要承載能力或允許變形。這三種設計方法是通過設計實例相比較。據(jù)觀察，基于有限元模擬的設計方法是最全面的，因為它解決了允許變形的問題，并給出完整的應力、變形和給定負載條件下路基的應變行為。 關鍵詞：土工格室; 加強; 堤; 軟基; 設計; 復合模式; 有限元 分析。 1. 介紹 軟弱土壤堤防建設是許多巖土工程應用中經(jīng)常遇到的問題，如高速公路，機場跑道堤防，堤防圍堵，洪水保護防洪堤，土壩和護堤。高強度土工合成材料可用于各種軟土堤防加固穩(wěn)定化技術，簡單，速度更快，性價比高。利用土工格室用于加固軟弱土體堤防，近年來已經(jīng)獲得了不少人氣。土工格室是三維土工合成材料，用其裝滿泥土或顆粒料，土工格室基礎層路基加固的重要優(yōu)點有： ?它充當一個快速的建設工作平臺。 ?它作為一個地基堤防的堅硬平臺，提升了均勻沉降。 ?它最大限度地減少施工時間，并減少了挖掘和換填成本。 ?它可以防止承載能力失效，減少過多的沉降和橫向變形。 ?它提供了短期和長期的堤防穩(wěn)定性。 對土工格室加筋土性能的文獻報道是很少，調查由巴瑟斯特和Jarrett 的（1988），詹納、（1988），Bush 等人。 （1990年），迪恩和洛錫安（1990年），巴瑟斯特和Karpurapu （1993年），Cowland 和黃（1993），巴瑟斯特和Knight （1998）Hendricker （1998），Krishnaswamy （2000），瑪達維Latha 和Rajagopal （2007），瑪達維Latha （2008年）等，可用于土工格室堤防防護的設計方法是很少。在本文中，基于土工格室的有限元分析提出了堤防設計新方法，該方法相比兩者的早期方法相比較。 2. 現(xiàn)有的設計方法 只有極少數(shù)研究人員探討了土工格室的設計方法。其中有些是給由普易格和夏弗納（1986年），奧斯?。?992）和利里丘蒂（1994年）。但是，這些方法是根據(jù)坡面侵蝕控制應用來設計土工格室。據(jù)筆者的了解，文獻報道只有兩個方法設計土工格室強化支持軟粘土地基堤防。第一種方法是滑移線分析，由詹納等人提出的方法（1988）。第二種方法是基于邊坡穩(wěn)定分析，通過瑪達維Latha 等人提出（2006）。 2.1滑移線法 詹納（1988）建議的用于設計土工格室堤防防護的方法。在本設計中， 假設土壤承載力是塑性失敗而不是圓形滑動失敗，這類故障是對于堤防的預期，其寬度是地基土深度四倍以上。 Johnson 和梅勒（1983）的方法是在兩個粗糙的剛性地基土塊上加壓。，這是近似的軟土塊，假設加壓在頂部的土工格室基床和在底部的硬層之間。用這個模擬軟地基土加固的一種非對稱滑移區(qū)域線。這種設計的概念是，土工格室施加在具有一定程度土工格室抑制作用的軟土塊上，從而旋轉主應力的方向，最大剪切方向壓力也相應地旋轉，深推破壞面到地基。用一個15°滑移線場來確定軟土的承載能力?；瑒拥慕Y構線和相應的承載壓力圖進行了詳細討論（詹納等人，1988）?；诨瑒拥耐凉じ袷衣返痰湫偷某休d能力滑移線示于圖 1。 圖1 土工格室路堤承載力滑移線圖 承載力圖通過從滑移線區(qū)的外緣向內的“剛性端”的邊界，滑移區(qū)域線定義為土工格室寬度和軟質土層深度的比?！皠傂远? 是詹納 （1988）所用的術語來表示土壤區(qū)，這不經(jīng)歷塑性應變。因此，滑移線字段用來定義限制可塑性的一個區(qū)域內最大允許壓力分布。 格室墊層的拉伸力由作用在地基上的應力來確定。橫跨' 剛性端' 的應力分布，可以通過考慮旋轉來確定其中每個應力場的邊界的剛性段和弧形段。整個剛性端的平均壓力可被計算： 其中P/Cu =在剛性端的末端的應力場讀值 P'=整個剛性端的平均應力 I =Σ（水平弧弦長×旋轉） X =Σ（水平弦長） D =軟土層深度 這些條件說明，弧弦長和計算的圖形表示跨剛性邊界平均應力，由詹納等人（1988年）和布什（1990）?，F(xiàn)在的容許承載力可以根據(jù)附加應力和承載力故障安全系數(shù)計算出來。 對于設計土工格室，考慮格室墊層內顆粒土，但軟質層有影響。在元件中的應力狀態(tài)可以從Mohrcircle （詹納1988）獲得。 該構件在水平應力，由等式給出：

綠化的一種護坡技術。利用土工格室為草坪植物生長提供穩(wěn)定、良好的生存環(huán)境。該方法能使不毛之地的邊坡充分綠化, 帶孔的格室還能增加坡面的排水性能, 且施工方便, 可調節(jié)性較好。 一般而言, 該方法可適用于各類邊坡, 但由于造價高, 僅在那些淺層穩(wěn)定性差且難以綠化的高陡巖坡和貧瘠土坡中采用。該方法利用錨桿框架梁來加固不穩(wěn)定的邊坡坡面, 采用土工格室來確?？屯恋姆€(wěn)定及與母巖的牢固結合, 因此適用于高陡邊坡。 2. 1 適用條件 各地區(qū)均可應用, 但在干旱、半干旱地區(qū)應保證養(yǎng)護用水的持續(xù)供給。適用于邊坡坡率緩于1B 1的泥巖、灰?guī)r、砂巖等穩(wěn)定巖質挖方邊坡或路堤邊坡, 當坡率陡于1B 1時慎用。 3. 2 施工方法 整平坡面至設計要求并清除坡面危石v 澆筑鋼筋混凝土框架v 展開土工格室并與錨梁上鋼筋、箍筋綁扎牢固v 在格室內填 土(填土時應防止格室脹肚現(xiàn)象) v 在坡面采用人工或機械噴播營養(yǎng)土1c m ~2c m, 以覆蓋土工格室及框架v 從上而下掛鋪三維植被網(wǎng)并與土工格室上土工繩綁扎牢固v 將混有草種、肥料等的混合料用液壓噴播法均勻噴撒在坡面上v 覆蓋土工膜并及時灑水養(yǎng)護邊坡, 直至植草成坪。 表1 塑料土工格室的抗老化等級 抗老化性能 紫外線輻射強度為550W /m 2, 照射150h , 格室片的拉伸屈服強度保持率a , % 碳黑含量b , % ?<50 ò50~80 ó80~95 ?>95 2. 2 施工方法 1) 按設計坡度清理、平整坡面, 并人工夯實坡面。2) 采用插件式連接法連接土工格室單元。連接時將未展開的土工格室組 件并齊, 對準相應的連接塑件, 插入特制圓銷, 然后展開。連接時, 根據(jù)不同坡比的邊坡采用不同單元組合形式。3) 在坡面上按設計的錨桿位置放樣, 采用<38~<42鉆桿進行鉆孔, 孔徑基本可達50, 按要求進行沖孔, 在鉆孔內灌注M 30砂漿。4) 按設計要求彎制錨桿, 并除銹、涂防銹油漆, 懸在坡面外的錨桿(<22) 應套內徑為25的聚乙烯或聚丙烯軟塑料管, 管內所有空間應用油脂充填, 端部應密封。5) 鋪設時, 在坡頂先用固定釘或錨桿進行固定, 按設計圖紙要求開展, 在坡腳用固定釘或錨桿固定, 其間按圖紙要求用錨桿固定。土工格室應預系土工繩, 以備與三維網(wǎng)連接綁扎。6) 施工邊坡平臺及第一級平臺填土, 以固定土工格室于坡面上。7) 土工格室固定好后, 即可向格室內填充種植土、土壤改良劑、肥料等設計的填料, 充填時要使用振動板使之密實, 靠近表面時用潮濕的粘土回填, 并高出格室面1cm ~2cm , 并保持預系的土工繩露出坡面。第一段鋪設完畢后, 即可進行第二段的鋪設直至最終完成。土工格室內填土要從最上層開始分段進行, 初期鋪設時, 上端一定要錨固好, 可新增附加錨釘, 一般為上部至少每隔一個格室間距布置一個錨桿或錨釘, 等全部鋪設完成并填充壓實后, 附加錨釘可取掉。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。個別地段, 可增加土釘或固定釘固定。9) 采用液壓噴播植草, 并覆蓋土工膜, 定期澆水養(yǎng)護, 直至植草成坪。土工格室植草護坡坡面示意圖見圖2 。 注:a . 對于高速公路、一級公路的邊坡綠化, 才需要做紫外線輻射試驗。其他情 況該指標僅作參考。b . 采用其他抗老化外加劑的土工格室無指標要求 4 土工格室的選用 目前土工格室可分為塑料土工格室和增強土工格室兩種類型, 其中塑料土工格室由長條形的塑料片材, 通過超聲波焊接等方法連接而成, 展開后是蜂窩狀的立體網(wǎng)格。而增強土工格室是在塑料片材中加入低伸長率的鋼絲、玻璃纖維、碳纖維等筋材所組成的復合片材, 通過插件或扣件等形式連接而成, 展開后是蜂窩狀的立體網(wǎng)格。兩者均適用于邊坡綠化, 但對于塑料土工格室還應滿足一定的抗老化性能, 表1為交通部頒標準(J T /T516-2004) 中對塑料土工格室的抗老化要求。 5 結語 今天, 全國公路建設仍在高峰期, 所經(jīng)過地區(qū)的地質條件千差萬別, 對于挖方邊坡防護, 無論是用傳統(tǒng)的漿砌、干砌或水泥混凝土網(wǎng)格都無法阻擋雨水對其下面土層的破壞性侵蝕, 致使公路的維護費用增加。如果使用土工格室護坡, 配植根系發(fā)達的草種, 既可固土護坡, 又可綠化、保護生態(tài)環(huán)境, 完全符合國家注重環(huán)保、建設綠色通道的要求。即使初期工程造價比傳統(tǒng)方式略高一些, 但其延長公路使用壽命、減少維護成本以及環(huán)保、生態(tài)等方面的綜合經(jīng)濟效益卻是顯著的, 希望它能在日后的公路工程中得到更為廣泛的應用。 3 錨桿框架梁內設土工格室固土植草護坡

山東聯(lián)祥工程材料有限公司是一家集研發(fā)、生產、銷售及售后服務為一體的高新技術企業(yè)，主營土工膜，復合土工膜，HDPE土工膜，，糙面土工膜，土工格柵，防水板等各種產品，公司成立于2009年，總資產為1.5億，占地150畝，現(xiàn)有職工300人，各類技術人員150人。公司地處全國土工合成材料專業(yè)生產基地－德州陵縣。緊靠京滬高速鐵路，京福高速公路，104國道，毗鄰青島，煙臺，天津三大水運港口，擁有得天獨厚的地理條件，交通十分便利。
我公司生產的hdpe復合土工膜以塑料薄膜作為防滲基材，與無紡布hdpe復合而成的土工防滲材料，它的防滲性能主要取決于塑料薄膜的防滲性能。目前，國內外防滲應用的塑料薄膜，主要有聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE HDPE）、乙烯/醋酸乙烯共聚物（EVA)，它們是一種高分子化學柔性材料，比重較小，延伸性較強，適應變形能力高，耐腐蝕，耐低溫，抗凍性能好。其主要機理是以塑料薄膜的不透水性隔斷土壩漏水通道，以其較大的抗拉強度和延伸率承受水壓和適應壩體變形；而無紡布亦是一種高分子短纖維化學材料，通過針刺或熱粘成形，具有較高的抗拉強度和延伸性，它與塑料薄膜結合后，不僅增大了塑料薄膜的抗拉強度和抗穿刺能力，而且由于無紡布表面粗糙，增大了接觸面的摩擦系數(shù)，有利于hdpe復合土工膜及保護層的穩(wěn)定。同時，它們對細菌和化學作用有較好的耐侵蝕性，不怕酸、堿、鹽類的侵蝕?，F(xiàn)在又有種新型的hdpe復合土工膜--經(jīng)編復合土工膜。經(jīng)編復合土工膜以合成纖維（或玻璃纖維）為增強材料，通過與hdpe復合土工膜hdpe復合而成的新型土工材料。經(jīng)編hdpe復合土工膜不同于一般hdpe復合土工膜。其最大特點是經(jīng)線與緯線的交叉點不彎曲，各自處于平直狀態(tài)。用捆綁線將兩者捆扎牢固，可全面較均勻同步，承受外力，分布應力，且當施加的外力撕裂材料的瞬時，紗線會沿初裂口擁集，增加抗撕裂強度。經(jīng)編hdpe復合時，即利用經(jīng)編捆綁線在經(jīng)，緯紗與短纖針刺非織防水土工布的纖維層間反復穿行，使三者編結為一體。因而經(jīng)編hdpe復合土工膜既具有高抗拉強度，低延伸率的特點，又兼有hdpe復合土工膜的防水性能。因此經(jīng)編hdpe復合土工膜是一種具在加筋增強、隔離、防護作用的防滲材料。它是當今國際上高水平的應用土工hdpe復合材料。公司秉承“以誠信為本，以質量求生存，以品種圖發(fā)展”的企業(yè)方針。依靠科技發(fā)展，堅持創(chuàng)新，以技術為核心，不斷為用戶提供滿意的高質量產品是我們始終不變的追求。