土工格柵的直剪試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果與分析

一般外用于測定土工合成材料與土之間的界面特性的方法有直剪摩擦試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn)。隨著土工合成材料技術(shù)的發(fā)展，各種高強(qiáng)度的土工合成材料，如單向土工格柵、經(jīng)編土工格柵得到了廣泛的應(yīng)用，填料種類也有所改變。
下文為了掌握土工格柵這類網(wǎng)孔筋材與填料的界面特性，密切結(jié)合工程實(shí)際，選取工程中常用的TGDG130型單向聚乙烯土工格柵，CATT雙向聚丙烯土工格柵作為加筋材料，以依托工程現(xiàn)場土作為填料，采用直剪摩擦試驗(yàn)研究影響土工格柵與填料的界面特性因素，對所得到試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評價，并探討了不同格柵與填料在剪切速度對界面剪應(yīng)力峰值強(qiáng)度的影響，為工程設(shè)計(jì)或數(shù)值分析提供較為的參數(shù)。
 
   土工格柵的直剪試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果與分析：

1、壓實(shí)度對界面特性的影響

   從試驗(yàn)結(jié)果得到壓實(shí)度大小對填土和筋土界面抗剪強(qiáng)度有較大的影響，主要表現(xiàn)在粘聚力、內(nèi)摩擦角的變化，壓實(shí)度從90%提高到93%，未加筋土體內(nèi)摩擦角、粘聚力值分別提高了1.68和1.6，加筋土體內(nèi)摩擦角、粘聚力值分別提高了-1.21和4.92，筋土界面的內(nèi)摩擦角提高幅度較填土體大。由于壓實(shí)度越大土顆粒與土工格柵表面接觸緊密，增大顆粒與土工格柵之間的接觸面，同時也提高了土工格柵網(wǎng)孔之間土體的密實(shí)度，因此，內(nèi)摩擦角隨著壓實(shí)度增加而提高，而粘聚力變化規(guī)律難以判定。

2、土工格柵孔徑對界面特性的影響

   試驗(yàn)結(jié)果得到不同孔徑土工格柵的界面參數(shù)大小，由試驗(yàn)結(jié)果可以看出：土工格柵孔徑對界面特性確實(shí)有影響。孔徑與粘聚力的關(guān)系不明顯與摩擦角的關(guān)系存在一定規(guī)律，有一個*孔徑就試驗(yàn)的4種格柵孔徑，孔徑為15cm時，筋土界面的摩擦角zui大。所試驗(yàn)的填料d50為7.5mm，從試驗(yàn)中可以看出土工格柵孔徑與筋土界面摩擦角的關(guān)系，當(dāng)土工格柵孔徑比值大于0.075以后，筋土界面摩擦角降低很快，當(dāng)比值在0.04和0.075之間時，可以獲得較大的摩擦角。某一種級配填料可以找到一種合適孔徑的土工格柵進(jìn)行加筋，獲得*效果。在實(shí)際工程應(yīng)用時，應(yīng)當(dāng)注意土顆粒粒徑與格柵孔徑的匹配，在設(shè)計(jì)時，可采用d50土工格柵孔徑之比作為設(shè)計(jì)控制指標(biāo)之一，取值大小在0.05左右。

3、含水量對界面特性的影響

    加筋土工程不可避免會受到水的影響，大量的工程實(shí)踐表明，加筋土工程病害與填土含水量變化密切相關(guān)。本次試驗(yàn)考慮了三個不同含水量的情況，其大小分別為7.32%、10%、12%，其中7.32%為土體的*含水量，土工格柵采用孔徑為15cm。從剪切的過程來看，只有含水量為12%的土體在加載的過程，土體中有水從直剪盒的底部以及中間開封滲出，說明該土體含水量為12%的時候，土體接近飽和，因此對于研究土體在飽和狀態(tài)的條件下的界面強(qiáng)度有很重要的參考價值。無論是填土還是布置土工格柵以后加筋土體，界面內(nèi)摩擦角隨著含水量的增加而降低，當(dāng)含水量超過10%以后，降低幅度明顯增大。填土在*含水量7.32%的時候內(nèi)摩擦角高達(dá)35.8°，當(dāng)土體含水量增加到12%時，內(nèi)摩擦角降到27°。

4、填土壓實(shí)度和含水量、土工格柵孔徑均對筋土界面強(qiáng)度有影響
 
   填土壓實(shí)度越大，界面摩擦角越大；填土含水量越高，界面摩擦角越小；存在一個*的土顆粒粒徑與格柵孔徑的匹配，獲得zui大的界面摩擦角，就試驗(yàn)的情況，當(dāng)土工格柵孔徑比值在0.05左右時*。筋土界面摩擦角通常稍小于土體內(nèi)摩擦角。除高含水量為12%情況外，一般情況下，摩擦系數(shù)比基本介于0.82到0.95之間，與國內(nèi)外的有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果基本一致。填土含水量對筋土界面摩擦角有重要影響。就試驗(yàn)的情況，填土接近飽和時，筋土內(nèi)摩擦角降低18.5%，摩擦系數(shù)比為0.51。因此，應(yīng)重視加筋土工程的排水，在潮濕多雨地區(qū)或高液限粘土作為填土材料時，應(yīng)根據(jù)筋土界面摩擦試驗(yàn)，確定筋土界面強(qiáng)度參數(shù)，或采用低的界面摩擦系數(shù)。