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土工格栅的力学特性及应用范围

作者: 发布时间:2020-01-04 15:34:32 阅读: 60 次

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土工格栅的力学特性及应用范围

 

摘要:本文首先简要介绍了土工格栅,与此同时,分别阐述了其力学特性以及应用范围,并从实例列举的角度入手,指出了土工格栅在实际工程中的应用过程与效果,证明了其力学特性对施工质量提高的促进作用。

关键词:土工格栅力学特性应用范围

 

前言:土工格栅的加固土机理,使其成为了各大工程应用的重点。相对于其他加固方法而言,土工格栅在力学特性方面存在较大的特殊性,将其用于各工程中,具有更大的优势。

1 土工格栅

1.1 土工格栅简介

从本质上看,土工格栅”属于新型土工聚合物的一种。相对于传统聚合物而言,土工格栅在强度方面优势较为明显,高强度与高密度是该聚合物的主要特点,这与其原料的力学特性有关[1]。在土工格栅的生产过程中,需要采用聚丙烯和聚乙烯等作为主要原料,必须保证上述两种材料具有较高的强度与密度,才能达到土工格栅的生产标准[2]。鉴于上述要求,土工格栅在力学特性方面,体现出了极大的特殊性。

1.2 土工格栅分类

以拉伸方向为标准划分,可将土工格栅分为单向拉伸塑料土工格栅与双向拉伸塑料土工格栅两种。前者仅支持横向或纵向拉伸,而后者则同时支持单向与纵向两个方向的拉伸。两种土工格栅类型均具有高强度的特点,同时,将其运用到相应领域,还能够在承载力的提高方面发挥价值,鉴于上述优势,上述两种土工格栅在实际工程中均有所应用。

2 土工格栅的力学特性

土工格栅的生产流程较为严格,生产工艺较为特殊,从物理学与化学的角度分析,土工格栅的生产,要求采用相应工艺,使聚合物的长链碳氢分子沿拉伸方向重新排列成一条直线,上述特点是其具有高强度特点的主要原因[3]。将其用于土体加固过程,能够有效提高加固效果。总的来说,土工格栅加固功能的实现,与其本身与土之间的相互作用存在联系,具体体现在以下方面:

2.1 摩擦作用

在应用土工格栅过程中,其表面与土体之间会产生摩擦,摩擦所带来的力,会与土体位移的力相互作用,最终达到抑制土体位移的效果,提高土体的稳定性。

2.2 抗阻作用

在土体中,土粒会对土工格栅产生被动的阻抗作用,这一力学作用同样是提高土地稳定性的保证。

2.3 锁定作用

土工格栅同样会对土体产生力学作用,格栅上通常存在大量孔眼,土体会进入到孔眼之中,而孔眼则会对土体产生锁定作用,避免土体出现位移。

在上述力学作用的支持下,土工格栅便能够有效的实现对土体颗粒位移的抑制,使格栅作用范围内的土体能够更加稳定,最终达到固定土体的目的。除此之外,土工格栅与土体的共同作用,还能够极大的增强土工格栅本身的抗拔能力。

3 土工格栅的应用范围

3.1 土工格栅的应用范围

3.1.1 土工格栅在交通领域的应用

    土工格栅在交通领域的应用主要体现在公路路面的建设方面。为提高公路路面强度,避免其是受车辆反复碾压而出现开裂等质量问题,可将土工格栅用于施工过程,以提高路面的承载力,降低往复荷载对基层产生的泵吸作用。研究表明,采用该种方法进行路面施工,能够使路面延长至少3.5倍[4]

3.1.2 土工格栅在地基施工中的应用

    土工格栅同样可以应用到地基施工过程中。软土地基施工属于地基施工的难点,具有强度低的特点,土体容易发生转移,影响建筑稳定性。将土工格栅应用到施工过程中,形成土工格栅加筋土垫层,其承载力更高可达400KPa,能够很好的满足建筑物对于地基质量与稳定性的要求,对于建筑物质量的提高以及使用寿命的延长具有重要价值。

3.1.3 土工格栅堤坝建设中的应用

    土工格栅堤坝建设中的应用能够达到提高堤坝稳定性的目的,避免土体流失,造成堤坝损毁。可沿堤高在坡体内铺设土工格栅加筋层,形成加筋土堤,提高对土地的固定性,避免受暴雨等因素的影响,导致土体流失,影响工程质量。

3.2 土工格栅的具体应用

    某铁路存在高边坡加固的需求,铁路位于地震多发地带,加固有利于提高抗震性能。考虑工程需求,将土工格栅应用到了土体加固中,在分析种种力学参数的基础上,铺设了土工格栅8层,使得铁路的抗震性能得到了极大的提高。在施工完成后的1年内,发生了1次小型地震,铁路未受到影响,由此可见,土工格栅的应用效果较好。

结论:

    考虑土工格栅的力学性能及其与土体之间的相互作用,可将其应用到工程施工当中,以加固土体,充分利用其高强度的力学特点,为社会相应领域的发展提供保证。除此之外,水土流失问题的解决,也可以应用土工格栅来实现。

参考文献:

[1]王伟,王俭,薛剑豪,薛震,偶丹萍. 土工格栅加筋垫层加固软土地基模型试验分析[J]. 岩土力学,2005,12:1885-1891.

[2]刘华北. 考虑蠕变、地震效应的土工格栅砂性土加筋挡墙弹塑性有限元分析[J]. 岩土工程学报,2007,06:917-921.

[3]苗晨曦,郑俊杰,崔岚,崔明娟,赵建斌. 格栅–砂土界面宏细观关联性与加筋性能评价方法研究[J]. 岩石力学与工程学报,2016,S1:3249-3258.

[4]方彦,孙宝志,王福和,周俊磊. 土工格栅处治旧路拓宽高路堤不均匀沉降的有限元模拟[J]. 公路交通科技(应用技术版),2008,08:11-13+16.