肉孜江木沙

(新疆公路与桥梁总公司第一工程处)

土工格栅在公路工程中的试验研究

肉孜江木沙

(新疆公路与桥梁总公司第一工程处)

主要是通过进行拉拔试验分析不同填料与格栅之间的相互作用。土与格栅之间的相对位移较大时，土与格栅的两面都发生了相对位移，进行拉拔试验比较合适。法向应力增大，拉拔试验的剪应力的最大值以及相对应的位移量都后不同程度的提高。

土工格栅;直剪摩擦试验;拉拔试验

1 土工格栅与土的界面摩擦特性的试验方法

1.1 拉拔试验的工作原理

试验仪器各部件应符合以下规定：试验箱选用矩形箱，箱子的侧壁应保证足够的刚度，箱体的尺寸一般不小于25 cm×20 cm×20 cm。箱的一侧壁应开有5 mm的水平窄缝，主要是为了使试样可以通过，窄缝边安装插板，可上下抽动防止土粒外漏，调整窄缝的大小。试验的时候上盒固定，下盒滑动，土工格栅应完全覆盖并固定在下盒上，用夹持器夹上格栅，以防止在试验过程中脱落。对仪器进行加荷的时候，施加法向压力的装置应一直保持恒压，施加水平荷载的装置进行应变控制进行加荷。对法向和水平力的测量一般选用拉压力传感器，加荷的过程中产生的位移可用位移传感器或是百分表来测量。

土工格栅作为加筋材料应用于公路中，主要通过格栅肋条的抗拉强度来发挥作用的。因此在拉拔试验的过程中，对格栅的抗拉强度及变形量进行分析研究对于加筋工程非常重要。通过大量的工程总结出的经验来看，格栅本身的材质以及实际工程中的环境、荷载等因素对其抗拉强度及形变量影响很大。

在室内进行拉拔试验是为了项目竣工后加筋的公路可以更好的发挥作用。现场试验是为了更好的分析研究加筋土结构的性能是否达到室内拉拔试验的效果。因此如何有效的分析格栅加筋土结构的肋条拉力显得非常重要。荷载的大小影响着格栅与土之间的作用应力大小，为了正确分析格栅与土之间的应力-应变分布，大多考虑在土质介质中的拉伸速率和在不同围压下对其拉伸强度和拉伸模量的影响。

1.2 影响拉拔试验的因素

(1)拉拔试验过程中，试验箱壁影响着格栅的拉拔。在施加荷载的过程中，部分荷载被试验箱壁所消耗，导致法向应力减少。

(2)速率对拉拔试验有一定的影响。这是由于不同的喇叭速率会影响孔隙水压力的高低，快速剪切会放慢孔隙水压力的消散，降低摩擦强度。

(3)上下试验箱的厚度对试验结果也有一定的影响，适当的增加上下土层的厚度会使拉拔阻力减少，直到减低到最低拉拔荷载值。

(4)影响拉拔效果的还有土的粒径大小、颗粒自身的强度、圆滑程度以及密实度、含水量等。

2 拉拔试验与结果分析

2.1 试验仪器

试验箱选用的规格为450 mm×200 mm×200 mm的矩形箱，厚度为8 mm的钢板焊制而成。在箱的一侧半高处开一条约5 mm的窄缝，使得格栅能从空中拔出。其它的可以按规程上的要求。

2.2 试验材料

所用的土工格栅是山东大庚玻纤有限公司生产。填料采用的是砾石土、干粗砂和兰州黄土等。

2.3 室内试验结果分析

试验结果如图1和表1所示，图1分别为格栅在砂砾土、粗砂、黄土的拉拔曲线。

图1 土工格栅在填料中的拉拔试验曲线

表1 拉拔试验结果

试验结果表明：

(1)试样中的与曲线呈非线性关系。界面剪应力的最大值以及对应的拉拔位移量随着法向应力的增大而增大，原因是格栅埋在土中，沿着长度方向的格栅从施加水平力开始，由于土的作用产生抗拔阻力，格栅上覆盖土越多，压力越大，达到抗拔力的最大值也就越长，产生的位移量越大。

(2)土工格栅与砂砾土、粗砂及黄土的摩擦系数分别为0.534，0.471，0.394。

从摩擦系数，我们可以看出：法向应力相同的情况下，砂砾土嵌固作用最好，粗砂其次，黄土最不好。

(3)在拉拔试验过程中，土工格栅与粗砂及黄土之间产生了粘聚力，与粗砂的粘聚力为4.72 kPa，与黄土的粘聚力为4.32 kPa。这两个值分别小于规范规定的值，所以并不稳定，在实际工程中计算锚固长度时可以忽略。而砾石土与格栅之间产生了很大的粘聚力，值为12.6 kPa，原因是颗粒直径大，格栅孔之间对颗粒产生“锁定”作用，起到了固定颗粒土的效果。

(4)摩擦系数比可以反映物体之间的作用效果，从表中可以看出：格栅与这三种填料的摩擦系数都小于1，表明格栅与填料之间的作用面试薄弱滑动面，所以在实体工程中进行拉拔试验是很有必要的。

(5)含水量会影响填料与格栅之间的抗剪强度。从表中可以看出：格栅与黄土的抗剪强度随着含水量的增加而减少。接触面的方向应力随着含水量的增大而增大。

3 结束语

通过针对新疆库尔勒地区进行拉拔试验，分别添加砂砾土、粗砂、黄土等填料。研究结果显示：在拉拔试验中，黄土的界面剪切特性不及砂砾土和粗砂。它的这种特性与试验剪切速率、填土的物理和力学性质、以及现场的试验技术等有关。通过摩擦系数可以看出：格栅与砂砾土、粗砂、黄土等填料都是薄弱滑动面，进行实体工程时需进行演算它的抗滑稳定性。格栅与填黄土的抗剪强度随着含水量的增加而减少。接触面的方向应力随着含水量的增大而增大。因此对黄土进行加筋的设计施工中要严格控制含水量的变化。

［1］土工合成材料工程应用手册编写委员会.土工合成材料工程应用手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，1994.

［2］王钊，陆士强.土工织物的拉伸、蠕变及加筋土的剪切特性［J］.地基处理，1992，3(2)：14-15.

［3］徐林荣，凌建明，刘宝琛.土工格栅与膨胀土界面摩擦阻力系数试验研究［J］.同济大学学报，2004，32(2)：172-176.

［4］杨广庆，杨春玲.土工格栅拉拔试验影响因素分析［J］.地下空间，2004，24(1)：31-32.

U416.1

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1008-3383(2012)06-0044-01

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