基于大型直剪的加筋非饱和粉土抗剪特性研究

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筋土界面的相互作用特性直接影响着加筋土结构的稳定性,界面强度参数对加筋土工程结构的设计起着至关重要的作用。同时,加筋后土体应力、应变重新分布,破坏模式也与素土不同,筋土界面摩阻力并不能很好的反映加筋土的真实抗剪强度,研究筋材和剪切面成一定角度时加筋土体的抗剪强度是有必要的。  本文在室内大型直剪试验的基础上,分析了不同含水量和剪切速率对5种加筋工况(非饱和粉土素土、土工布筋土界面、三向土工格栅筋土界面、土工布筋土复合体、三向土工格栅筋土复合体)抗剪特性的影响,并得出其粘聚力和内摩擦角随着含水率和剪切速率的变化规律,最后对各加筋工况的加筋效益进行了综合评价,主要得出以下几点结论:  (1)在不同法向应力、含水率、剪切速率条件下,各工况剪应力τ-剪切位移δ试验曲线大多都没有明显峰值,表现为应变硬化特性。  (2)对于非饱和粉土、土工布筋土界面、三向土工格栅筋土界面、三向土工格栅筋土复合体剪切,随着含水率的增加,相同法向应力作用下的峰值强度呈现明显的降低趋势;而土工布筋土复合体剪切相同法向应力作用下的峰值强度,按含水量5.73%、15.32%、10.68%、19.89%的顺序逐渐降低。含水量不同时,各加筋工况的加筋效益不同,在选取加筋材料和拟定加筋方案时应合理考虑含水量的影响。  (3)三向土工格栅筋土复合体剪切得出的粘聚力和内摩擦角随着含水量的增大都是逐渐减小。而另外4种工况,随着含水量的增加,粘聚力逐渐增大,增加到一定程度后又迅速减小;内摩擦角则呈现逐渐减小趋势。  (4)相同条件下,土工布加筋非饱和粉土的抗剪强度相对于非饱和粉土素土剪切强度没有明显的提升,加筋没有起到显著的效益;三向土工格栅加筋非饱和粉土抗剪强度明显高于非饱和粉土素土剪切,主要表现在粘聚力上。加筋作用明显的提升了土体的粘聚力值,却在一定程度上减小了内摩擦角。  (5)剪切速率在一定范围内对非饱和粉土及其加筋土的剪切特性影响不大。
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