土工格室柔性挡墙变形规律及破坏机理数值分析

　　土工格室柔性挡墙在荷载作用下的变形性状较为复杂，本文采用岩土工程有限元分析软件Plaxis对柔性挡墙在不同工况下的变形规律进行了研究。计算分析了挡墙的高宽比、坡度以及填土表面荷载对于挡墙变形性状的影响。模拟结果表明，高宽比越大挡墙的水平位移量和自身的扰曲变形越大;挡墙顶部的水平位移随着坡度的减小而减小;填土表面荷载增大时，挡墙顶部的水平位移减小，但是总水平位移量和绕曲变形增大。模拟结果对土工格室柔性挡墙设计提供了可靠的依据。

　　近年来，随着我国改革开放政策的实施，科学技术与国民经济日益进步。如何坚持开展科技创新，推广应用新材料、新技术、新工艺，“又快又好”地建造安全、适用、经济、美观、生态、环保型的支挡、防护结构，一直是困扰我们科技人员的难题。土工格室柔性生态挡墙的应用为我们提供了解决这个问题的较好的途径。土工格室(Geocell)是80年代初在国际上出现的一种新型土工合成材料，一般由高分子聚合物条带经强力焊接而成，是一种三维网状结构。它伸缩自如，运输方便，PCA蜂巢格室，使用时张开并充填土石或混凝土料，构成具有强大侧向限制和大刚度的结构体，广泛应用于土木工程各个领域。不同工况下柔性挡墙的变形规律本文采用岩土工程有限元分析软件Plaxis对柔性挡墙在不同工况下的变形规律进行了研究。计算中柔性挡墙墙身、基础和路基填土均采用Mohr-Coulomb模型，在土工格室结构层之间、挡墙与填土以及基础与填土的交界面上设置了接触面单元用以模拟土工格室结构层之间的相互作用以及土与结构的相互作用。本文分别计算了不同高宽比、不同坡度和填土表面作用不同大小荷载时柔性挡墙的变性特征。

     土工格室具有的抗滑稳定性　　

      土工格室由焊接部位的铆钉固定于坡面。实践经验表明：若铆钉数量偏少，提供抗滑阻力的铆钉受力增大，传递到格室连接部位的局部应力增大，可观察到该处出现明显的塑性变形。当某个连接部位的局部应力超过其焊接点的剥离强度时，局部应力的重新分布使相邻焊接点相继破坏，导致周围格室逐一散开，整个格室土系统呈渐进性破坏特征，从而丧失对土壤的包裹作用，在水流作用下发生边坡局部冲蚀。　

 　因此，格室破坏主要受焊点的剥离强度控制。此外，格室沿边坡下滑导致坡底种植土发生整体剪切破坏，将致使坡底首排格室底部上抬，从而使经过排水孔渗入的水流从底部掏空格室。当首排格室掏空后，第二排开始上抬。如此类推，终使格室完全失效。因此，坡底处的首排格室必须有铆钉固定，底端种植土需满足承载力的需求。　　       格室稳定的抗滑安全系数通过增加铆钉数量(减小铆钉间距)得到提高。此外，在格室底部与坡面之间铺设一道双向土工格栅也可增强格室的抗滑力。

土工格室对路堤沉降影响的有限元分析

　　通过研究土工格室如何对软土路堤进行加筋，并且应用ANSYS有限元软件来数值模拟土工格室增强土体的强度。通过添加土工格室前后情况对比，改变土工格室的添加层数进行分析，研究了铺设土工格室对软土路堤的沉降影响以及铺设层数。结果表明，添加土工格室能限制路堤的沉降，使土体稳定性整体提高。

　　路堤作为交通，储存水源，PE蜂巢格室，保持水土的设施，是非常重要的建筑结构。天然的软土由于抗剪强度低，变形大，容易发生沉降，导致整体结构的破坏。目前，应用土工格室对软土路基加筋已经被广泛应用，取得了预期效果和良好的经济效益。土工格室本身有非常多的优点，可用于边坡防护、挡土墙，还可用于河道治理、城市排水道支撑工程。土工格室作为一种新型的加筋材料，蜂巢格室，目前被广泛应用于各种道路设施中，并且取得了良好的效果和经济效益。20世纪初欧洲和美洲将土工格室应用与路基的加筋，大大地减少了路堤的物理沉降。目前我国也大量地将土工格室应用于道路基础设施建设中，并且取得了意想不到的效果。1982年K.Z.Andrawes等对土工合成材料模拟时将Duncan-Chang的双曲线非线性弹性模型应用于土体的模拟。经过长时间的发展证明有限元方法对土工格室和土体的模拟已经成熟，稳固公路路基蜂巢格室，它能够考虑复杂的边界条件、荷载条件和应力与应变关系，使分析结果更为准确和可靠，并且将极大地节省试验时间、人力和资金、扩大研究参数的范围和精细程度。同时应用有限元方法能够考虑复杂的边界条件、荷载条件和应力应变的非线性关系，使分析更为准确。

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