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土工格栅是一种新型的土工合成材料,能够显著改善土体的受拉性能,目前已经在工程中得到广泛应用,但由于土工格栅材料自身的特殊性和筋土界面作用的复杂性,造成格栅设计计算理论还存在许多欠缺,理论研究还不能很好满足工程应用的实际需要,从而限制了土工格栅应用的发展,这些问题都需要进一步的研究来解决。
本文首先在研究土工格栅的各种工程性质和作用机理的基础上,对工程应用中需要关注的问题进行了探讨。通过对各种作用机理的对比研究,本文认为筋土界面作用是格栅能够改善土体受拉性质的最基本原因,但在不同的工程实践中筋土界面作用的表现方式又有所不同,因而本文赞同对于不同的作用方式采用相应的实验进行研究的观点。接下来本文对土工格栅加筋挡墙与陡坡的设计原理进行了对比分析,认为它们之间主要存在两个不同点:一是加筋陡坡的土压力应该乘以折减系数ζ;二是陡坡设计时不能采用预先假定破裂面来决定格栅长度,否则算出的加筋长度和实际所需值之间可能存在较大差距,这两点都是和加筋挡墙不同的,文中也对这两个不同点的原因给出了自己的解释。除了加筋边坡之外,本文还对另一种常见加筋土工程--加筋地基的设计方法做了深入的探讨,在综合前人研究成果的基础上,提出通过研究格栅变形曲线来确定α角,进而得出格栅提高的地基承载力。对湖北大畈工程实例进行评价的部分依据就是来源于该段内容。
通过对两个工程实例的分析,文章在实践的基础上对筋材的断面布置形式和适用性、格栅长度和强度设计提出了一些观点。认为长度设计应包括绕坡角的整体滑动、坡脚出剪出和抗拔出--三个方面的验算,强度设计应包括两个方面的验算,而格栅的长度设计和强度设计又是相互联系的。
第五章一开始就着重分析了加筋陡坡和挡墙在基底应力分布上的区别,认为把加筋陡坡当作实体墙来计算基底应力的方法存在很大的局限性;在此基础上结合已有的研究资料和工程实践,提出了采用加筋陡坡平均基底应力作为地基验算荷载的观点,并把它运用到湖北大畈的工程实践中;接着概括出为保证地基稳定性所应该进行的三种计算类型--绕坡角的整体滑动验算、地基承载安全验算和侧向水平破坏的验算;最后采用极限平衡法和有限元法分析了不同坡率对地基稳定性的影响,结果表明对于本文实例,缓坡情况下坡脚剪出的可能性和整体深层滑动比较接近,而对于加筋陡坡或挡墙而言,整体深层滑动则可能起控制作用;如果地基稳定不能保证,放缓坡率、采用边坡自稳的方案是解决这类问题的一种好办法。
文章的最后一部分概括了本文研究的主要成果,并提出了当前亟需加强研究的两个问题,即设计理论和实验研究。