玻纤土工格栅在加筋机理方面有哪些研究呢?

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玻纤土工格栅在加筋机理方面有哪些研究呢?

山东茂隆新材料科技有限公司 2023-07-26 1946


      有哪些研究关注玻纤土工格栅的加筋机理呢?今天小编就来和大家聊一聊,下面一起了解一下吧。

玻纤土工格栅在加筋机理方面有哪些研究呢?  第1张

近年来,土工格栅作为一种高强度的加筋材料,在埋设于土中形成复合加筋土后,不仅可以提高土体的强度,还可以限制土体的侧向变形。因此,在公路、铁路、水利、机场、市政等领域得到了广泛应用。与此同时,有关加筋机理方面的研究也引起了国内外岩土工程界的关注。

玻璃纤维土工格栅是一种优质的土工合成材料,适用于路面增强、老路补强和加固路基及软土基。在处理沥青路面反射裂纹方面,它已经成为不可替代的材料。该产品采用高强无碱玻璃纤维制成网状基材,经过国际先进的经编工艺制作而成,通过表面涂覆处理使之成为半刚性制品。它具有很高的抗拉强度和较低的延伸率,同时具有耐高温、耐低寒、抗老化和耐腐蚀等优秀性能。广泛应用于沥青路面、水泥路面以及路基的增强,还可以用于铁路路基、堤坝护坡、机场跑道、防沙治沙等工程项目。

玻纤格栅采用优质增强型无碱琐纤纱作为原料,并利用国外先进经编机织成基材。经过经编定向结构处理,充分利用了纱线的强力,改善了织物的力学性能,使其具有良好的抗拉强度、抗撕烈强度和耐嫌变性能。经过优质改性沥青涂覆处理后,玻纤格栅成为了一个平面网络状的材料。该材料的设计遵循相似相容原理,重点强调与沥青混合料的复合性能,并有效保护了玻纤基材。这样一来,基材的耐磨性和抗剪切能力得到了极大提高,使其适用于路面增强,可以有效抵抗裂维车辙等公路病害的产生。这一技术的出现解决了沥青路面难以增强的难题。

玻璃纤维土工格栅是一种优质的土工合成材料,适用于路面增强、老路补强和加固路基及软土基。在处理沥青路面反射裂纹方面,它已经成为不可替代的材料。该产品采用高强无碱玻璃纤维制成网状基材,经过国际先进的经编工艺制作而成,通过表面涂覆处理使之成为半刚性制品。它具有很高的抗拉强度和较低的延伸率,同时具有耐高温、耐低寒、抗老化和耐腐蚀等优秀性能。广泛应用于沥青路面、水泥路面以及路基的增强,还可以用于铁路路基、堤坝护坡、机场跑道、防沙治沙等工程项目。

玻纤格栅采用优质增强型无碱琐纤纱作为原料,并利用国外先进经编机织成基材。经过经编定向结构处理,充分利用了纱线的强力,改善了织物的力学性能,使其具有良好的抗拉强度、抗撕烈强度和耐嫌变性能。经过优质改性沥青涂覆处理后,玻纤格栅成为了一个平面网络状的材料。该材料的设计遵循相似相容原理,重点强调与沥青混合料的复合性能,并有效保护了玻纤基材。这样一来,基材的耐磨性和抗剪切能力得到了极大提高,使其适用于路面增强,可以有效抵抗裂维车辙等公路病害的产生。这一技术的出现解决了沥青路面难以增强的难题。

该产品具有高强度、低伸长率、耐高温、高模量、轻质、良好的韧性、耐腐蚀、长寿命等特点,可广泛应用于旧水泥路面、机场跑道维修、堤坝、河岸、边坡防护、道桥路面强化等工程领域。它可以增强和加固路面,防止路面疲劳裂纹、热冷伸缩裂纹和反射裂纹,并能分散路面承载应力,延长路面使用寿命。该产品具有高抗拉强度和低延伸率,长期性能稳定,具有良好的物理化学稳定性和热稳定性,能抵抗疲劳开裂、耐高温车辙、抗低温收缩裂纹,延缓与减少反射裂缝。

玻纤土工格栅在加筋机理方面有哪些研究呢?  第2张

玻璃纤维土工格栅产品用途:

1、对于老化的沥青路面,可以通过增加加筋材料来增强沥青面层,以预防和治理病害。

2、将水泥碎路面改建成复合式路面,以防止板块收缩等问题引起反射裂缝。

3、道路改建工程以防止由于新老结合部和不均匀沉降而导致的裂缝。

4、对软土基进行加筋处理有利于软土的排水和固结,有效地控制沉降,实现均匀的应力分布,并增强路基的整体强度。

5、为了避免路面裂缝产生,我们在新建道路时使用了半钢性基层,并加入了加筋增强,以有效防止基础裂纹反射导致的裂缝出现。

格栅埋设于土中并受到平面方向的拉力时,由于其抗拉特性,会在格栅内产生应力和变形。同时,法向荷载的作用会在格栅与土的上、下界面上产生摩擦力,阻碍其变形和运动。这种筋土之间的相互作用不仅出现在两种介质的界面上,还会扩展到界面以外的土体范围内,共同发挥作用。这就是筋材加固的基本机理。

目前研究界面作用特性的方法主要包括室内的直剪试验、拉拔试验、扭剪试验、斜板试验以及现场足尺试验等,其中直剪试验可以测定筋材与土单剪切面的摩擦特性,拉拔试验可以反映加防材料从土中被拉出时与周围一定范围内土体的相互作用特性,是目前被工程界广泛采用的两种研究手段。

国内外已经进行了大量试验研究,探讨了玻璃纤维土工格栅与砂士、黏土的相互作用。然而,对于具有特殊胀缩性能的膨胀岩,土工格栅的加前机理和加筋效果仍需进一步深入研究。本文针对南水北调中线工程膨胀岩渠段的中膨胀岩进行了研究。通过改进的叠环剪切试验仪,在不同上覆荷载条件下进行了两种土工格栅的拉拔试验,初步研究了格栅与膨胀岩的界面相互作用机理,并得到了界面似摩擦角和似黏聚力参数。分析了格栅不同埋深处界面摩阻力的分布规律,并对由于界面摩阻力引起的土体附加剪应力分布进行了初步探讨。在拉拔试验中,垂直荷载、拉拔速率、格栅强度、尺寸大小以及土样含水量和干密度状态等因素对格栅与土界面相互作用特性影响较为显著。根据不同影响因素的水平,可以进行相关试验设计。

玻纤土工格栅在加筋机理方面有哪些研究呢?  第3张

由于时间关系,目前仅完成第一阶段试验,本论文对其中5组试验成果进行分析,要讨论垂直荷载和不同强度格栅材料对界面摩擦虽度的影响,初步探讨格不同埋深处界面摩阳力的分布规律,并通过各桑环的位移分析由于界面摩阻力引起的土体附加剪应力的分布。

埋设在十中的格栅受到沿其平面方向的拉力时,将在拉力方向上引起应力和变形。同时由于法向应力的作用,在格栅与土的上、下接触面上将立生阳碍格栅与十相对运动的摩捣应力,目其分布沿格栅埋深方向是不均匀的,施拉端最大,并随着水平拉力的增大逐渐向自由端传递,当自由端摩操应力也达到最大静摩擦力时,格栅即发生整体运动,一般定义此质间为格栅的拔出时刻。在实际工程设计中往往将此时沿筋材表面的摩擦力简化成均匀分布,以获得界面的似摩擦系数:

对于网格状结构的玻璃纤维土工格栅加筋而言,在达到拔出状态后,筋一之间将发生相对位移,界面相互作用就由单一的静摩擦力转为滑动摩擦和土颗粒与筋材之间的咬合力。为了克服格栅横肋对土颗粒的被动阳力以及网孔间土颗粒自身的强度,水平拉拔力会进一步增大,直到土体剪切破坏。因此,可将拉拔试验分为两个阶段:筋一土无相对位移的静摩擦阶段和筋一十相对运动的滑动摩擅阶段,不同阶段的加筋机理并不完全相同。第一阶段单纯是界面上的摩擦作用,而在第二阶段,则相互作用不仅发生在界面上,而且在界面以外一定范围的土体颗粒也发生了位移、转动

甚至颗粒的剪切,“间接加筋作用”也产生了影响拉拔试验中不同位置的拉拔位移由两部分组成:一是格栅受拉时自身的伸长变形,一般称之为延伸率,主要发生在夹具端,二是筋材与土之间的相对位移。由于模型箱侧壁不可避免地存在一定厚度(本次试验桑环侧壁厚度为74 mm,其间格栅处于无约束状态,在应变式试验中首先该部位的格栅被拉伸,延伸率较大,而埋设在土中的格栅受到土体的约束,其拉伸特性和无约束状态下的拉伸特性完全不同,产生的延伸率很小。

从试验结束后对格栅标记段的测量,PE50型十工格栅埋于土中受拉时的延伸率为0.3%~1.0%,PE80型格延伸率略大,但也仅0.9%~2.0%,远远未达到其极限拉伸率,并目靠近夹具端的纵助平均延伸率都大于靠近自由端的纵助延伸率,说不同埋深处格栅的拉应力分布并不均匀,由拉拔端的最大值向自由端减小,而这主要是由于界面处摩擦应力的不均匀分布引起的。

尽管试验数量有限,部分桑环数据不够光滑,但通过PE50格栅在不同上覆荷载条件下对应最大水平拉拔力时不同高度桑环的侧向变形分布示意图,你仍然可以观察到一些规律性分布。

玻纤土工格栅在加筋机理方面有哪些研究呢?  第4张

(1)土体剪切变形普遍较小,一般在毫米级别,是由界面摩擦力所引起的。

(2)通常,最大的剪切变形发生在筋土界面,距离界面较远的叠环剪切变形较小。

(3)根据目前的试验结果来看,小荷载和大荷载条件下的十体剪切变形分布存在显著差异。具体来说,在垂直荷载100kPa的情况下,桑环的感切位移最大。

(4)当上方荷载超过200 kPa时,不同高度的蒸环侧向位移差异减小。

试验成果验证了由筋土界面的摩擦应力所引起的土体附加剪应力分布现象,但受到试样高度和上部加载板的限制作用,还不能症量得出“加筋有效影响范围”的大小。

(1)可以将玻纤维士工格栅的拉出过程分为两个阶段,即筋土无相对位移的静摩阳力阶段和筋土相对运动的滑动摩接阶段。其中静摩擦力只占界面总强度的20%~40%,界面相互作用的力学特征受第二阶段格栅网孔间土颗粒嵌固咬合作用的景响非常显著,且界面摩擦应力的分布在时间、空间上的分布都是不均匀的。

(2)格栅在受拉情况下发生的位移由两部分组成:材料的伸长变形(延伸率)以及筋土间的相对位移。在受到上覆荷载和土体约束的影响下,筋材的延伸率很小,拉应力也远未达到格栅的极限拉伸强度,因此格栅不会发生拉伸破坏。另一方面,筋与土壤之间的相对位移在拉拔初期呈非线性分布,在拉拔力达到峰值后则呈线性变化。

(3)在低荷载条件下,土颗粒在界面附近更容易进行结构调整和重组,因此静摩擦力对界面的整体强度影响较小。

(4)界面摩擦会导致附加的十体力,并且在垂直方向上按照一定的规律逐渐减弱。希环试验可以用作研究这一现象的方法,而进一步的定量研究仍在进行中。

只有上覆荷载和加筋材料是影响玻璃纤维土工格栅与膨胀岩界面力学特性的因素。目前尚未对膨胀岩的不同含水量、干密度、拉拔速率和格栅尺寸等因素进行全面的试验。因此,我们只能通过提供的试验现象和成果对土工格栅和膨胀岩的界面相互作用机理进行简单的定性分析。具体问题,如干界面摩擦应力的分布形式、土体附加剪应力的分布以及加筋对有效影响范围的量化等,仍需要进一步研究。

玻纤土工格栅在加筋机理方面有哪些研究呢?  第5张

希望今天的内容能够对大家有所帮助。



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