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毕业论文网 > 开题报告 > 土木建筑类 > 岩土工程 > 正文

多层土工格栅与粗粒料拉拔界面力学特性研究开题报告

 2020-02-10 11:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

塑料土工格栅在实际工程中作为一种重要的加固材料,具有变形模量大、抗拉强度高、耐腐蚀、抗老化、与土颗粒之间的摩擦系数大、连锁作用强等特点。用土工格栅加固已经被证明是一种简单经济的方法,可以减少永久沉降,土工格栅加固铁道道砟的开发和优化有可能延长维护周期而节约成本,且效果优于土工布等土工合成材料。土工格栅目前已经广泛应用到处理不同的土工问题,格栅的加固作用是通过格栅和周围土体(道砟)相互咬合实现的,所以,研究筋土界面作用机制是研究土工格栅加固机理的关键部分。此外,通过对比试验结果和模拟结果,探索多层土工格栅加固作用下布置深度间距对加固效果之间的关系,可以为相关理论分析和土工格栅的设计应用提供一定的参考。

目前室内拉拔试验广泛应用于以下各种不同目的的研究:了解筋土界面相互作用的受力机理、土工格栅的筋土界面作用特性、受力变形特征及加筋机理,分析格栅不同嵌固长度处的位移及应变特性;研究双向土工格栅横肋与砂土界面相互作用的细观特性;研究土工格栅受拉时表面摩擦力分布特征;研究土工格栅与砂土相互作用机制和格栅几何特征对拉拔阻力的影响;研究不同拉伸速率对不同种强度的hdpe 土工格栅拉伸性能的影响;通过分析土工格栅与土的界面摩擦作用和进行直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验,测试不同试验条件的界面摩擦特性;研究横肋减少对格栅受力、拉拔阻力峰值和位移及似摩擦系数的影响,对比整体剪切和刺入剪切破坏模式下的格栅拉拔阻力,揭示格栅筋土界面的相互作用机理;提出影响筋-尾矿界面特性的拉力系数a,推导出拉力沿格栅的分布公式;对竖向荷载、填料密实度以及试验类型对格栅拉拔力的影响规律开展研究;研究筋土界面摩阻力横向分布;研究不同横肋间距条件下高密度聚乙烯单向拉伸土工格栅的筋土界面作用特性,分析横肋间距和法向应力对筋土界面拉拔力的影响;研究土工格栅加筋土的机理,找出影响加筋土界面特性的主要因素;进行塑料土工格栅受拉时表面摩擦力分布特征的研究;研究目前土石坝工程中最常采用的双向塑料焊接土工格栅和双向涤纶经编土工格栅与堆石料的相互作用机制及加筋效果;从试验加载方式、拉拔箱侧壁边界效应和尺寸效应、填料厚度和压实度以及筋材夹持情况等几方面分析影响拉拔试验的主要因素,目的是指导如何正确进行拉拔试验以分析土工格栅与填料的作用机理;针对不同的法向荷载和粉土中不同的碎石含量,对土工格栅受拉时的拉拔阻力特性进行对比试验;研究带加强节点土工格栅筋一土界面作用特性,探讨横肋间距和加强节点厚度对极限拉拔阻力的响。 对粗粒料与土工格栅的研究有:

1.易富、张旖旎、王世杰、张洋、马进、鲍晓宇、包旭为分析土工格栅与尾矿拉拔试验中拉力沿土工格栅的变化规律,通过试验中格栅所受到的拉力、剪应力和应变的关系,提出了影响筋-尾矿界面特性的拉力系数,推导出拉力沿格栅的分布公式,通过试验所测的数据验证了公式的可行性。在加筋尾矿结构中,加筋材料拉拔位移不是很大时,采用该公式能够较好的预估筋材在不同位置的拉力。

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2. 研究的基本内容与方案

土工格栅与土的界面摩擦特性直接影响着加筋结构的安全与稳定性,格栅与土相互作用的机制极其复杂,它与筋材的类型、形状、几何尺寸和土的性质及上覆压力等多种因素密切相关。本论文将针对土工格栅在粗粒料中的加固作用,从宏观拉拔试验和细观数值模拟上揭示“土工格栅-道砟”系统的加固作用机制。本项目采用大尺寸拉拔模型试验研究土工格栅与填料之间的相互作用,通过大量试验数据,研究拉拔试验条件下界面摩擦特性,探讨土工格栅形状,孔径和强度对加固性能的影响。

实验方案是用长400毫米宽600毫米高400毫米的盒子用于这些实验拉拔力测试。箱内装有级配道砟,其中土工格栅层位于箱体中部,从箱体右侧壁上的缝隙中伸出,用螺丝固定好,然后用道砟压住格珊,填完整平后在上部加载,安装好千分表,旋紧加压旋钮,开始施加拉力,每1mm记录一次数据,直至拉力突变时作为一次试验,每个尺寸做2~3组实验。

3. 研究计划与安排

第1-2周。检索整理最新的文献资料,确定方法思路;制定详细的实施方案,编制具体的计划任务书;。

第3-4周。学习pfc3d软件,完成毕业论文的开题报告和文献综述撰写工作。

第5-10周。设计实验方案,采用不同型号土工格栅,完成单层、多层土工格栅拉拔试验,整理数据;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]王家全,周 健,吴辉琴,徐 华.加筋土拉拔界面作用的离散元细观模拟[j].哈尔滨工程大学学报,2014,35(7).

[2]周 健, 唐群艳,王家全,张 姣.土工格栅横肋与砂土接触面的细观试验[j].同济大学学报,2010,38(8).

[3]陈榕,栾茂田,赵维,徐晓艳,郝冬雪.土工格栅拉拔试验及筋材摩擦受力特性研究[j].岩土力学,2019,30(4).

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