格栅加筋Sandwich形黏土-砂混合填料挡土墙的破坏机理及抗震性能研究

The backfill of the geogrid reinforced sandwich earth fill retaining walls is made up of clay reinforced with geogrid encapsulated in thin layers of sand.The geogrid reinforced sandwich earth fill retaining walls have great engineering behavior and can reduce the construction cost.Firstly Monotonic and cyclic shear behavior of soil-geogrid interface will be studied through improved large direct shear apparatus.Special stress will be laid on the influence of sand and clay stratified thickness on interface behavior. And then a new constitutive model for the sand-geogrid interface of clay reinforced with geogrid encapsulated in thin layer of sand will be advanced.The new constitutive model will be incorporated into FLAC3D to set up a numerical analysis model for geogrid reinforced sandwich earth fill retaining walls subjected to earthquake loadings. The failure mechanism of geogrid reinforced sandwich earth fill retaining walls under earthquake will studied through shaking table tests. The results from the numerical analysis will be compared with the results from shaking table tests. Finally, the key factors affecting the earthquake resistance behavior of geogrid reinforced sandwich earth fill retaining walls will be studied by the validated numerical model. The conclusions from this project have a broad future in engineering applications. And also the conclusions can enrich the theory of reinforced earth wall with mixtures.

格栅加筋 Sandwich 形黏土-砂混合填料挡土墙采用黏土与薄砂层间隔填筑而成，并在薄砂层中用土工格栅进行加筋,形成了黏土夹加筋砂层的三明治状构造。这种新型挡土墙既有良好的工程性能，又减少了粗颗粒土的使用，降低了工程成本。本项目拟先采用改进的大型直剪仪，对该类挡土墙的筋-土界面循环剪切特性进行研究，重点分析黏土和砂土的分层厚度对界面特性的影响，提出考虑循环剪切效应的筋-土界面相互作用的动力理论模型，并将该模型编制成 FLAC3D 的用户子程序，采用FLAC3D建立地震作用下该类挡土墙的三维流固耦合分析模型；通过振动台试验对该类挡土墙在地震作用下的破坏机理进行研究，并为数值分析模型提供验证依据；最后采用验证后的数值分析模型对影响该类挡土墙抗震性能的关键因素进行研究，提出相应的抗震设计方法。本项目的研究成果不仅具有很好的工程应用价值，而且还将丰富混合填料加筋挡土墙的理论，具有一定的理论价值。

格栅加筋Sandwich形黏土-砂混合填料挡土墙采用黏土与薄砂层间隔填筑而成，并在薄砂层中用土工格栅进行加筋,形成了黏土夹加筋砂层的三明治状构造。这种新型挡土墙既有良好的工程性能，又减少了粗颗粒土的使用，降低了工程成本。本项目首先采用改进的大型直剪仪，对该类挡土墙的筋-土界面循环剪切特性进行研究，重点分析了黏土和砂土的分层厚度、不同竖向应力和循环剪切幅值等因素对界面特性的影响，提出考虑循环剪切效应的筋-土界面相互作用的理论模型；然后将该模型编制成FLAC3D的用户子程序，采用 FLAC3D 建立地震作用下该类挡土墙的三维模型，并与振动台试验结果作了对比，为数值分析模型提供验证依据；最后采用验证后的数值分析模型对影响该类挡土墙抗震性能的关键因素进行了研究，提出了相应的抗震设计方法。研究结果表明：筋-土界面的剪应力峰值随着循环次数的增加而增加，剪切幅值越大，界面循环剪切的最终剪缩量越大，同一循环次数对应的剪切刚度和阻尼比越小；在不同竖向应力下，界面在循环剪切过程中都发生了循环剪切硬化现象，剪应力峰值随竖向应力的增大而增大，同一循环次数对应的剪切刚度也随竖向应力的增大而增大；在薄砂层厚度由2mm增加到14mm的过程中，界面的峰值剪应力呈现出先增大后减小的现象，在剪切幅值从3mm增加到9mm的过程中，循环剪切时筋土界面的剪胀、剪缩交替现象越来越明显，并且剪切幅值越大，界面最终剪缩量也越大；混合式加筋土挡墙的薄砂层厚度存在一个最优值，在相同的地震荷载作用下，在薄砂层厚度由3cm增加到10cm的过程中，水平位移、加速度放大系数、筋材最大内力均呈现出先减小后增大的变化趋势。本项目的研究成果不仅具有很好的工程应用价值，而且丰富混合填料加筋挡土墙的理论，具有一定的理论价值。