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土工格栅加筋效果的影响因素分析

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泰安浩淼工程材料有限公司:坝体特定位置的永久位移能够在一定程度上反映坝体最终的变形,判断边坡的稳定状态,衡量 抗震措施的优劣,评价设计的合理性。因此本文分别对土工格栅筋端连接方式、长度、间距以及弹模等进行变参数研究,探讨结构参数变化对坝体水平向永久位移和竖向永久位移的影响,从而考证土工格栅的加筋效果,为实际工程设计提供参考。

5.1格栅筋端连接方式的影响以前述的计算大坝为例,土体参数不变,讨论了铺设堆石中的土工 格栅筋端的连接方式对加筋效果的影响。筋层在坝内的锚固形式分为两类:(1)坝体内的加筋端由混 凝土块体来固定,称为“铰结”;(2)坝体内没有混凝土块体固定,称为“自由”。

图10为山东新略土工材料有限公司不同格栅筋端的连接方式对坝坡顶部上游永久位移的影响。可以看出:(1)加土工格栅 后,不论是铰结还是自由连接,坝体的永久位移大大减小;(2)在铰结端,由于混凝土块限制其位 移,位移较小;而在自由端,由于没有混凝土块限制,位移较大,因此铰结的效果比自由的好,水 平位移和竖向位移均小于自由的连接方式;(3)土工格栅加筋应采用铰结连接方式。

5.2      格栅长度变化以前述的计算大坝为例,土体参数不变,只改变的格栅的铺设长度,分别取 1.5a, 2a、2.5a,

图11为不同格栅长度对坝坡顶部上游永久位移的影响。可以看出:(1)加土工格栅后,坝体的永 久位移大大减小;(2)无论是水平还是竖向位移,随着格栅长度的增加永久位移均减小;(3)格栅长 度超过潜在滑裂面一定长度以后,再增加格栅长度对永久位移的影响巳不是很明显。

5.3      格栅间距变化以前述的计算大坝为例,土体参数不变,只改变的格栅的铺设间距,分别取 2m、4m、6m。图12为不同格栅长度对坝体顶部上游永久位移的影响。可以看出:(1) 土工格栅间距 变小,坝体的水平和竖向位移均变小,在2~4m之间时变化不怎么明显;(2)通过筋材与土体的共同作 用分析可知,筋层间距越小时,筋层布置的密度越大,筋层承受到的荷载就越多,从而对土体的约束 作用越明显,所以坝体的永久位移越小;(3)当筋层间距越大时,加筋的密度越小,筋材对土体的约 束作用越弱,此时坝体的永久位移越大,土体自身承受到的荷载就越多,所以坝体的稳定性变低。

5.4      格栅弹模变化以前述的计算大坝为例,土体参数不变,只改变格栅的弹性模量,分别取 0.5、2,其中等于2.6GPa。图]3为不同格栅弹性模量对坝坡上游水平和竖向永久位移的 影响。由于土中的加筋必须能承担一定的拉力才能发挥作用,因此,加筋材料的弹性模量(抗拉模 量)对加筋效果有一定的影响。从图可以看出:(1)格栅模量的变化对水平位移的影响比竖向位移明显;(2)模量越大,能够提高加筋的效果,加强了对水平位移和竖向位移的抑制作用,但格栅模量超 过1C。以后,位移变化不再很明显,因此可以适当控制格栅的模量。

通过对土工格栅加筋坝坡的受力性状、破坏机理的研究,分析了加土工格栅和不加土工格栅对 坝体变形的影响,研究了格栅参数对格栅加筋效果的影响,主要结论如下:1)在水平向对称铺设土工格栅后,明显限制坝坡水平向位移的发展;加土工格栅前后坝体竖向位移的变化规律一致,加筋 后竖向位移明显降低;各层土工格栅的内力分布规律不同,下层的土工格栅只有部分发挥了加固土体的作用,可以适当缩短下层格栅的长度,而中间层格栅的作用发挥较好,内力几乎沿格栅通长分布;铺设土工格栅后,坝体顶部的塑性剪应变的大小明显减小,并使高塑性剪应变区从靠近坝顶的坝体内部转移到沿坝坡表面的浅层;土工格栅的加筋效果与格栅的接连方式、长度、间距以 及弹模等结构参数有关。格栅筋端采用铰结时,由于混凝土块限制其位移,位移较小;而采用自由 时,由于没有混凝土块限制,位移较大,因此铰结的效果较好;随着格栅长度的增加永久位移均 减小,当格栅长度超过潜在滑裂面一定长度以后,再增加格栅长度对永久位移的影响已不是很明显;选择模量高,延伸率适宜的土工格栅对减少坝顶的位移和提高坝体的稳定性具有明显效果。