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土工格栅与土工格室加筋土的大型直剪试验和邓肯-张模型参数研究

　　基于梅河高速公路程江至华城段K20+638及K20+500处桥台加筋土台背处理方案，采用大尺寸直剪模型试验分析了土工格栅、土工格室加筋土以及土工格室加筋水泥稳定土接触面上的剪切变形特性，其剪应力-剪切应变曲线呈明显的非线性关系，采用邓肯-张双曲线模型能很好地反映土体的非线性特征，通过试验得到了土工格栅、土工格室加筋土界面的邓肯-张E-B模型参数，为今后土工格栅、格室加筋土桥台设计提供参考。

　　根据土工合成材料类型的差异，目前路桥过渡段常用的加筋处治方法包括两种:即平面结构的土工格栅加筋和三维结构的土工格室柔性搭板加筋。与常见的加筋类型如支挡结构、加筋陡坡、软土地基加筋等相比，路桥过渡段路基加筋的目的有较大差异，前者加筋之目的主要是为了提高稳定性和承载力，而桥头路堤使用加筋技术则是为了协调桥台与桥头路堤沉降差，从而消除桥头跳车，故桥头路堤的加筋作用机理也不尽相同。邓肯-张双曲线模型能较好地反映土体的非线性，概念明确、简单实用，5个试验参数均有一定的物理与几何意义，可以通过常规剪切试验获取，在工程中得到广泛应用。本文通过大尺寸直剪模型试验得到土工合成材料加筋的邓肯-张E-B模型参数，为今后土工格栅、格室加筋土桥涵台背设计提供参考.

     土工格室是由高强度聚乙烯焊接或组装而成三维蜂窝状结构，荷载作用下不仅可通过与土体上下接触面的摩擦提供侧向约束力来约束土体的侧向变形，而且可与格室内填料共同构成一具有一定抗弯、抗剪和抗压能力的柔性筏板基础，能有效扩散路堤荷载、改善软基应力分布、限制软土的侧向挤出，从而提高软基承载力、减少沉降及不均匀沉降。因此，该土工合成材料已广泛应用于公路、铁路等软基加固工程，成功解决了桥头跳车、软基沉陷、翻浆、塌方等常规方法难以处理的工程问题。目前，土工格室厂家，对于土工格室加筋体的变形计算较为常用的方法是将其视为置于弹性地基上的有限或无限长梁，而后采用弹性地基梁理论进行解答。置于软基上的土工格室加筋体受路堤荷载、车辆荷载等竖向荷载作用产生挠曲变形时，格室加筋体与其上下表面土体界面间将产生较大的摩阻力，pe土工格室，该摩阻力反过来又将影响格室体筋材拉力及竖向变形的大小。而传统弹性地基梁理论由于不计入水平向地基反力的影响而未能考虑筋土界面摩阻效应影响，因此无法反映土工格室加筋体的实际受力变形状态。

      土工格室是一种采用高密度聚乙烯(HDPE)片材焊接而成的蜂窝状三维立体网格结构，伸缩自如，可以折叠，施工时张拉成格网，具有材质轻、耐磨损老化、耐腐蚀、拉伸强度高、抗冲击力强、运输方便等优点。土工格室植草护坡是指将土工格室展开，通过铆钉将其固定在坡面上，然后在格室内充填种植土，喷播草籽，再浇水养护的一种复合型生态护坡技术。这种柔性护坡形式具有良好的防护作用和绿色环保效应:(1)种植土包裹于蜂窝状的格室单元内，大大减少坡面土壤流失;(2)直接在格室中填土种草，发达的植物根系起到联接、加筋坡面土体的作用，其保持水土的作用可减缓雨水冲刷和入渗，且绿化环境;(3)降雨形成的坡面水流受到格室片材的限制，分散坡面径流，使得水流路径加长，日照土工格室，水流冲蚀作用相对分散，起到消能防冲的作用;(4)水流可以从格室侧壁的孔洞流出，或经特设的土工复合排水体排出，避免形成暗流，避免坡面与防护体之间形成潜蚀性破坏[2]。土工格室植草边坡防护技术成本低，施工简便，且具有较高的环保、生态效益，在工程中得到了广泛应用。