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摘要 :可用于土工格室堤防加固的設計方法是極少數。較早的兩種方法和在本文所提出的并與他們相比的第三方法。在第一種方法叫做滑移線的方法,所述土壤的塑性承載失效假定,即土工格室層在軟土中使用非對稱滑移線計算地基土。第二種方法基于邊坡穩(wěn)定分析,通用邊坡穩(wěn)定性設計對基床路堤需要土工格室的強度。在第三本文提出的方法,土工格室加固是基于堤防平面應變有限元設計的分析。所述土工格室層被建模為一個等效的復合層用以改性強度和剛度值。強度和土工格室層的尺寸則估計需要承載能力或允許變形。這三種設計方法是通過設計實例相比較。據觀察,基于有限元模擬的設計方法是最全面的,因為它解決了允許變形的問題,并給出完整的應力、變形和給定負載條件下路基的應變行為。
關鍵詞:土工格室; 加強; 堤; 軟基; 設計; 復合模式; 有限元 分析。
1. 介紹
軟弱土壤堤防建設是許多巖土工程應用中經常遇到的問題,如高速公路,機場跑道堤防,堤防圍堵,洪水保護防洪堤,土壩和護堤。高強度土工合成材料可用于各種軟土堤防加固穩(wěn)定化技術,簡單,速度更快,性價比高。利用土工格室用于加固軟弱土體堤防,近年來已經獲得了不少人氣。土工格室是三維土工合成材料,用其裝滿泥土或顆粒料,土工格室基礎層路基加固的重要優(yōu)點有:
?它充當一個快速的建設工作平臺。
?它作為一個地基堤防的堅硬平臺,提升了均勻沉降。
?它最大限度地減少施工時間,并減少了挖掘和換填成本。 ?它可以防止承載能力失效,減少過多的沉降和橫向變形。 ?它提供了短期和長期的堤防穩(wěn)定性。
對土工格室加筋土性能的文獻報道是很少,調查由巴瑟斯特和Jarrett 的(1988),詹納、(1988),Bush 等人。 (1990年),迪恩和洛錫安(1990年),巴瑟斯特和Karpurapu (1993年),Cowland 和黃(1993),巴瑟斯特和Knight (1998)Hendricker (1998),Krishnaswamy (2000),瑪達維Latha 和Rajagopal (2007),瑪達維Latha (2008年)等,可用于土工格室堤防防護的設計方法是很少。在本文中,基于土工格室的有限元分析提出了堤防設計新方法,該方法相比兩者的早期方法相比較。
2. 現有的設計方法
只有極少數研究人員探討了土工格室的設計方法。其中有些是給由普易格和夏弗納(1986年),奧斯汀(1992)和利里丘蒂(1994年)。但是,這些方法是根據坡面侵蝕控制應用來設計土工格室。據筆者的了解,文獻報道只有兩個方法設計土工格室強化支持軟粘土地基堤防。第一種方法是滑移線分析,由詹納等人提出的方法(1988)。第二種方法是基于邊坡穩(wěn)定分析,通過瑪達維Latha 等人提出(2006)。
2.1滑移線法
詹納(1988)建議的用于設計土工格室堤防防護的方法。在本設計中,
假設土壤承載力是塑性失敗而不是圓形滑動失敗,這類故障是對于堤防的預期,其寬度是地基土深度四倍以上。 Johnson 和梅勒(1983)的方法是在兩個粗糙的剛性地基土塊上加壓。,這是近似的軟土塊,假設加壓在頂部的土工格室基床和在底部的硬層之間。用這個模擬軟地基土加固的一種非對稱滑移區(qū)域線。這種設計的概念是,土工格室施加在具有一定程度土工格室抑制作用的軟土塊上,從而旋轉主應力的方向,最大剪切方向壓力也相應地旋轉,深推破壞面到地基。用一個15°滑移線場來確定軟土的承載能力?;瑒拥慕Y構線和相應的承載壓力圖進行了詳細討論(詹納等人,1988)?;诨瑒拥耐凉じ袷衣返痰湫偷某休d能力滑移線示于圖 1。
圖1 土工格室路堤承載力滑移線圖
承載力圖通過從滑移線區(qū)的外緣向內的“剛性端”的邊界,滑移區(qū)域線定義為土工格室寬度和軟質土層深度的比?!皠傂远? 是詹納
(1988)所用的術語來表示土壤區(qū),這不經歷塑性應變。因此,滑移線字段用來定義限制可塑性的一個區(qū)域內最大允許壓力分布。
格室墊層的拉伸力由作用在地基上的應力來確定。橫跨' 剛性端' 的應力分布,可以通過考慮旋轉來確定其中每個應力場的邊界的剛性段和弧形段。整個剛性端的平均壓力可被計算:
其中P/Cu =在剛性端的末端的應力場讀值
P'=整個剛性端的平均應力
I =Σ(水平弧弦長×旋轉)
X =Σ(水平弦長)
D =軟土層深度
這些條件說明,弧弦長和計算的圖形表示跨剛性邊界平均應力,由詹納等人(1988年)和布什(1990)?,F在的容許承載力可以根據附加應力和承載力故障安全系數計算出來。
對于設計土工格室,考慮格室墊層內顆粒土,但軟質層有影響。在元件中的應力狀態(tài)可以從Mohrcircle (詹納1988)獲得。 該構件在水平應力,由等式給出:
(A)無腐蝕性
(B)弱腐蝕性
(C)中等腐蝕性
(D)強腐蝕性
答案: (C)
25、對于碾壓土壩中的黏性土,在施工期采用總應力法進行穩(wěn)定分析時,應采用下列( ) 試驗確定土的強度指標。
(A)三軸固結排水剪試驗
(B)直剪試驗中的慢剪試驗
(C)三軸固結不排水試驗
(D)三軸不固結不排水試驗
答案: (D)
26、在其它條件相同時,懸壁式鋼板樁和懸壁式砼地下連續(xù)墻所受基坑外側土壓力的實測結果應該是下列( )種情況。
(A)由于砼模量比鋼材小所以砼墻上的土壓力更大
(B)由于砼墻上的變形小(位移),所以砼墻上的土壓力更大
(C)由于鋼板樁的變形(位移)大,所以鋼板樁上的土壓力大
(D)由于鋼材強度高于砼強度,所以鋼板樁上的土壓力更大
答案: (B)
27、石壩壩基加固處理不宜采用下列( )項措施。
(A)固結灌漿與錨固
(B)建立防滲帷幕或防滲墻
(C)建立排水帷幕
(D)壩
身采用黏土心墻防滲
答案: (D)
28、由于Ⅱ類場地誤判為Ⅲ類,在其它情況均不改變的情況下,(設計地震分組為第一組,建筑結構自震周期T=0.8s,阻尼比取0.05)造成對水平地震影響系數(用αⅡ和αⅢ分別表示Ⅱ類場地和Ⅲ類場地)的影響將是下列( )種結果。
(A) αⅡ≈0.8αⅢ
(B) αⅡ≈αⅢ
(C) αⅡ≈1.25αⅢ
(D) 條件不足,無法計算
答案: (A)
29、某場地地基土為一強透水層,含水量w=22%,地下水分析成果pH=5.4,侵蝕性C02含量為53.9mg/L,請判定該地下水對砼結構的腐蝕性屬于下列( )等級。
(A)無腐蝕性
(B)弱腐蝕性
(C)中等腐蝕性
(D)強腐蝕性
答案: (C)
30、下列( )選項的組合所提的內容能全面而準確地表達合同文本中規(guī)定可以采用的工程勘察計取的收費方式。
I. 按國家規(guī)定的現行《工程勘察設計收費標準》》(2002年修訂本)
II. 按發(fā)包人規(guī)定的最低價
III. 按予算包干IV. 按中標價加簽證
V. 按勘察人自訂的收費標準VI.按實際完成的工作量估算
(A) I、II、IV、VI?
(B) I、II、IV、VI
(C) I、III、IV、VI?
(D) III、IV、V、VI?
答案: (C)
31、對于天然含水量小于塑限含水量濕陷性黃土,確定其承載力特征值時可按下列( )
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