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，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。

基于文克尔假定的土工格室加筋体受力分析

　　针对土工格室加筋体的受力变形特性，将格室体视为置于弹性地基上的梁基于文克尔假定建立考虑水平摩阻力，影响的土工格室加筋体的挠曲变形微分方程从而得到了土工格室加筋体在集中荷载和均布荷载共同作用下的挠曲变形幂级数半解析解。在此基础上分析了格室体长度格室，体刚度地基反力系数及筋土界面水平摩阻力，等因素对格室体挠曲变形及内力的影响结果表明格室体的设置可有效地减小路基沉降但也存在着尺寸效应，地基土体地基的反力系数对路基沉降有较大的影响该系数越大，蜂巢格室边坡与岸线防护，路基沉降越小筋土界面水平摩阻力对格室体的挠曲变形及弯矩有一定程度的削弱作用在工程设计中值得考虑。

　　土工格室是世纪年代研发的一种新型，土工合成材料它是由高强度的高密度聚乙烯焊接或组装而成的三维蜂窝状结构，具有材质轻耐磨耐熟拉伸强度高刚性韧性好抗冲击力强等特点。可与格室内填充的砂石土等填料共同构成具有一定抗弯抗剪和抗压能力的柔性筏板基础来提高地基承载力，减少沉降和不均匀沉降目前该类土工合成材料不仅广泛应用于软土地基加固边坡防护挡土墙修建等岩土工程，而且因其与砂石等填料共同作用后形成良好的反滤排水隔离加筋保护及防渗等作用，PCA蜂巢格室，而广泛应用于渠道防渗及水库大坝反滤排水防渗等水利工程中土工格室是一种极具发展前景的土工合成材料。国内外许多学者从不同角度对其进行了研究但因格室体的加固机理复杂。到目前为止其理论研究尚处于发展阶段其变形计算。尚无统一方法而变形是路堤设计的一个重要方面。因此有不少学者对格室体的受力变形进行研究取得了一些成果。如殷建华谈至明张福海等对传统的弹性地基梁理论进行改进在土工格室加筋体的竖向变形分析中考虑了筋土界面水平摩阻力的影响取得了良好的效果。但这些方法仍存在一些问题与不足如只给出了格室体在无限或半无限假定条件下的具体解答未给出其有限长梁解，且不能反映筋材拉力沿轴向变化实际情况为此本文拟对传统的弹性地基梁理论加以修正基于文克尔假定考虑筋土界面水平摩阻力的影响给出格室体荷载作用下受力变形的有限长梁幂级数解答。

用于边坡及堤坝防护。用于边坡防护时，展开的格室壁形成一层层挡墙，可以大大缓解水流流速，避免坡面径流的形成。格室内可填充土壤，上面可以植草和灌木，在原始坡面无法恢复植被的情况下，同样可以获得理想的绿化效果，具有不可估量的环保价值。另外，土工格室因具有整体性和一定的柔性，蜂巢格室，大大弥补了片石骨架防护具有的松动、塌陷、架空等缺陷，且施工快捷，造价低，是一种非常理想的护坡用土工合成材料。

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