基于无粘结预应力加筋土的筋-土-挡墙相互作用机理研究

本课题属于土工增强技术领域的基础研究。本项目的主要目标是研究在静力荷载作用下，无粘结预应力加筋土结构中加筋材料、填土与挡墙之间的相互作用机理。与传统的加筋土技术相比，无粘结预应力加筋土中的加筋材料、挡墙所发挥的作用有所不同。无粘结预应力加筋材料由内外两部分构成，这两部分可以相对滑动。加筋材料的外部与传统加筋材料的作用相同，加筋材料内部筋带可被施加预应力，并被锚固于挡墙上,使挡墙、筋带共同对填土产生作用。在竖向静载作用下，无粘结预应力加筋土结构内部呈现出一种非常复杂的相互作用系统，填土在筋带和挡墙作用下不但被有效约束，而且还会固结。固结后的填土对筋带和挡墙又会产生影响。在这个系统中如何分解出加筋材料、填土与挡墙的作用是研究的重点。本项目拟从实验方法研究这三者之间的相互作用，并在此基础上研究预应力加筋土的破坏机理以及其稳定性，为无粘结预应力加筋土的设计奠定理论基础。

无粘结预应力加筋土技术是应用于加固填方的新型技术。该技术借助于新型的加筋材料，有效地实现挡板及加筋材料对填料主动及被动的约束作用。在无粘结预应力加筋土中存在着复杂的加筋材料-填料-挡板之间的相互作用，这种相互作用直接影响着挡板对填料的主动约束作用及加筋材料对填料的被动约束作用。填料在这种主动约束、被动约束及本身自重的作用下产生固结，又降低了其承受的主动约束及被动约束。这种相互作用也影响了整个填方的整体稳定性。.本项目在数值模拟及试验研究获得了如下研究成果：.1）预应力损失的规律。无粘结预应力加筋土的预应力损失是该体系内部相互作用的重要结果，项目组进行了一系列试验研究。研究表明，挡板施加的预压力随时间的发展逐渐减小；加载前期预应力损失幅度较大，随着时间的发展预应力损失越来越小，并趋于稳定。测试表明，预应力损失的主要影响因素是预应力的大小及填料压实度。压实度越大，预应力损失也会增大。.2）无粘结预应力加筋土中预应力的控制要求。刚性挡墙承担填料产生的主动土压力；传统加筋土挡墙中由于加筋材料对填料的约束作用，大大降低了挡墙的水平土压力；无粘结预应力加筋土需要对填料施加主动的水平压力，通过研究，这个压力低于刚性挡墙中填料对挡墙产生的主动土压力。这样即可以发挥加筋材料的外部对填土的约束作用，又可以降低加筋材料内部高弹模筋材的用量。.3）高填方边坡整体稳定问题的研究。本项目提出了一种边坡稳定的计算方法。该方法将有限元理论及极限平衡理论结合起来，根据等效塑性应变的分布规律确定滑裂面位置。然后根据滑裂面上的抗力矩和下滑力矩确定边坡的安全系数。在此基础上，本项目将均匀设计法、RBF神经网络法、最大熵法结合起来计算边坡稳定的可靠度。与其他计算方法相比该方法简单方便，并具有较好的精度。同时还研究了土体粘聚力和内摩擦角左右截尾点的变化对边坡可靠度的影响。结果表明粘聚力左截尾点对边坡可靠的影响最大；其次是内摩擦角左截尾点；相对来说，粘聚力和内摩擦角的右截尾点对边坡可靠度影响较小。.该项目有8篇论文被EI收录；申请专利12项，目前授权6项。