抗滑桩联合土工格室的岸坡加固机理及计算模型
土工格室是为改善土体或填筑材料在结构和功能方面的特性而设计的一种三维立体网状侧向约束加筋体系。在边坡岸坡的加固中,土工格室一直被作为坡面的防护材料来使用,限制了其应用与发展。根据土工格室的这一特点,塑料焊接土工格室,在岸坡加固中,探讨了抗滑桩联合土工格室的岸坡加固新模式,分析其作用机理,包括土工格室的紧箍作用及其梁板效应、水平摩擦及抗拉拔作用、抗剪作用等;根据土工格室复合结构层的特点,将其看作具有一定刚度的梁板,建立了抗滑桩联合土工格室加固岸坡的计算模型,土工格室,并进行了求解和参数讨论。后,将模型应用于实际工程中,验证了该加固模式和力学模型的适用性。
土工格室是20世纪70年代末80年代初,美国工程师团(U.S.Army Corps of Engineers)在对各种网格多孔状加固形式研究基础上,为改善土体或填筑材料在结构和功能方面的特性,钢塑土工格室,而开发出的三维立体网状侧向约束加筋体系—土工格室侧向约束体系GCS(Geocell Confinement System)。从初利用铝箔和浸透树脂的纸作为格室材料,发展成为由高分子聚合物宽条带经强力焊接而成。其特点是伸缩自如,施工方便,使用时只需张开格室填充土石材料并压实即可形成具有一定厚度的加筋垫层。通过改变格室的深度,格室板块组合等,可获得刚性或半刚性的板块,它广泛应用于软基处理、边坡防护、挡土墙的修建、桥头跳车的处理、沙漠路基处理、滩头处理及机场建设等。与此同时,对土工格室的理论研究也逐步开展,并取得了一些成果,比较典型的有:Bathurst等根据Henkel和Gilbertd的橡皮膜理论进行了土工格室和土相互作用的研究,得出了土体视黏聚力增加的结论;Rqjagopalk作了进一步的实验分析,证实了该结论的正确性。
近几年,应用土工合成材料加强基床有一些新的进展。日本应用土工格室设置在基床表层或道床的底部。针对土工格室试样(不是基床复合层)所作的室内试验显示,经列车荷重作用200万次后的累积下沉量只有1mm,试样的变形模量达120MPa。德国采用土工格栅铺设在砂砾垫层底面,亦即路基表面,称之为强化路基保护层或垫层。试验室模型试验结果表明,经500万次重复荷载后,格栅垫层的Ev2(德国铁路用于表征基床变形模量的参数)可达33.1MPa,比无格栅情况提高70%。我国上海铁路局在整治淮南膨胀土基床病害时,采用土工格室作过一处现场试验。文献介绍了使用土工格室垫层和土工格栅垫层减少软弱地基变形的试验成果,对土工合成材料加固软弱基床的研究具有较大的参考价值。但是,对于各种土工合成材料应用于基床时所构成的复合结构的强度、变形特性、耐久性以及使用效果缺乏细致的研究。为此选择了两种具代表性的土工合成材料:土工网和土工格室,采取不同的布置方式或不同的高度,通过室内大比例静态模型试验,对加固基床的效果进行了比较分析。