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(cè)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(chǎng)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(duì)所得到試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并探討了不同格柵與填料在剪切速度對(duì)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(duì)界面特性的影響

   從試驗(yàn)結(jié)果得到壓實(shí)度大小對(duì)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(shí)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(duì)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(duì)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(gè)*孔徑就試驗(yàn)的4種格柵孔徑，孔徑為15cm時(shí)，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(shí)，可以獲得較大的摩擦角。某一種級(jí)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(shí)，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(shí)，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(duì)界面特性的影響

    加筋土工程不可避免會(huì)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(gè)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(guò)程來(lái)看，只有含水量為12%的土體在加載的過(guò)程，土體中有水從直剪盒的底部以及中間開(kāi)封滲出，說(shuō)明該土體含水量為12%的時(shí)候，土體接近飽和，因此對(duì)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(jià)值。無(wú)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(guò)10%以后，降低幅度明顯增大。填土在*含水量7.32%的時(shí)候內(nèi)摩擦角高達(dá)35.8°，當(dāng)土體含水量增加到12%時(shí)，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(duì)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(gè)*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(shí)*。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(guó)內(nèi)外的有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果基本一致。填土含水量對(duì)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(shí)，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(shí)，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)。