土工合成材料加筋技术.ppt

关于土工合成材料加筋技术
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土工合成材料加筋技术
第一节 加筋法与土工合成材料
加筋法是在土中加入条带、纤维或网格等筋才，构成加筋土，从而改善土的力学性能，提高土的强度和稳定性。
土工合成状排水土层）颗粒的相互混合。
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8、防渗
防止液体渗漏、气体挥发，保护建筑物安全。
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第二节 加筋法加固机理
表面摩擦
1、筋材的应力传递：
筋材水平铺于土中，高抗拉强度、高模量的筋材于土界面应力传递方式：表面摩擦和利用横杆的被动抗力。
（1）依靠表面摩擦力传递
上覆压力和筋土间摩擦角越大，传递的摩擦力越大；筋材表面越粗糙，土粒径越大且带有棱角，传递的摩擦力越大。
筋材应有足够的强度和弹模，保证筋土间产生错动前不被拉出。
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2、依靠筋材横杆被动土抗力传递（格栅、格室）
格栅与土发生相对位移时，除有摩擦抗力外，格栅横杆侧面受到与之垂直的被动土压力。
加筋作用机理
侧压力赠量理论
与无加筋土比较，加筋土限制土的侧向位移，等效于给土体施加
了一个侧压力增量。
视凝聚力理论
与无加筋土比较，加筋土的凝聚力有很大提高，内摩擦角基本不
变。
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图（a）为未加筋的土单元，当保持3不变， 1增加时，土单元体产生竖向压缩和侧向膨胀。随着1逐渐增大，在竖向变形增大的同时侧向膨胀也越来越大，直至破坏，其相应的极限应力圆为图（c）中的A圆。
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假如在土单元中设置水平向拉筋，如图（b）所示，通过拉筋与土颗粒之间的摩擦作用，把引起侧向膨胀的力传递给拉筋，土体的侧向变形受到约束，则在与图（a）相同的极限作用下，由于侧向变形较小，土单元就不会破坏。只有当竖向应力从1f增加到1f +△1f 时，加筋的土单元才破坏，如图（c）中的B圆。这时的强度包线如图（c）中的虚线所示。实验证明，有加筋作用时，土体的内摩擦角与未加筋土体相近，所不同的是增加了内聚力，因此，加筋作用相当于使土体增加了内聚力。
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在三轴试验中，用土工织物加筋与未加筋土体的应力应变关系如下图所示。当应变较小时，加筋对土的应力应变关系基本上无影响。当应变达到某一界限时，加筋对土的应力应变关系的影响逐渐显著，强度随土的应变增大而增大。加筋对土的抗剪强度提高在产生较大的应变后才得以发挥。
加筋土应力应变关系
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第三节 加筋土的应用
一、加筋土垫层
加筋土垫层就是在垫层中水平铺设一层或数层土工合成材料形成的复合垫层。加筋垫层加固地基的原理是：通过垫层中土工加筋带的作用，增强了垫层的整体性和刚度，可调整不均匀沉降；由于垫层刚度增大的影响，可通过复合垫层的应力扩散，扩大荷载的分布范围，调整应力分布使应力更趋均匀；通过加筋带与垫层材料间的摩擦力，增加了复合垫层的侧限能力，可减小软弱地基土的侧向挤出和隆起，从而减小沉降变形；同时，由于软土水平位移减小，软土内剪应力和剪应变减小，竖向承载力提高。
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加筋土垫层中筋材的设计应重点考虑以下几个方面的因素：
1．复合垫层中所用的土工合成材料应具有较高的抗拉强度和延伸率，材料表面应具有较大的摩擦系数，在施工过程中不应出现土工合成材料被顶破、撕裂的现象。在砂卵石垫层中的土工合成材料应形成网格状，网格处应采取一定的措施加以固定，以免土工合成材料在垫层内来回错动，影响其受力特性。
2．加筋垫层的厚度、土工合成材料的层数和网格密度应满足上部结构物对地基强度和沉降的要求。
3．土工织物加筋层应位于垫层的中底部，且不宜直接置于下卧层的顶面。大板基础的基底应力分布为中间大边缘小，故在基础边缘部位至筋带弯折部位土工织物网格应加密，并在弯折处用砂卵石袋压紧。
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二、加筋土地基
对于公路、铁路、河海堤防等构筑物下的软土地基，采用土工合成材料加筋处理，对提高软基上堤坝填土的极限高度、增加地基稳定性、减少地基不均匀沉降量有显著的效果。
加筋土地基有三种可能的破坏形式：
（1）加筋拔出
当土工合成材料与土的界面摩擦强度小于土工织物的抗拉强度，界面上的剪应力随填土荷载的增加而逐渐增大，直到发生剪切破坏，接着合成材料被拔出，地基发生破坏。
（2）拉断
当土工合成材料与土的界面摩擦强度大于它的抗拉强度时，界面上的剪应力增大到一定值将使土工合成材料拉断，地基出现整体滑动破坏。
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（3）地基失稳破坏
软土深厚，土工合成材料拉伸应变很大时，在荷载增加的过程