土岩组合地基上预应力包裹式加筋垫层变形机理研究

With the development of construction of urban construction in mountain area, unfavorable geological condition in engineering is more and more popular. For the soil-rock assorted foundation in mountain area, differential settlement often cause the damage in structure such as cracks, incline, etc.， which seriously affects the safety of life and wealth. Combined with the technique of geosynthetics-reinforced soil, the reinforced cushion, which is a very effective way of adjusting uneven settlement, has been used broadly in engineering, but rarely research on the treatment mechanism on the soil-rock assorted foundation. To solve the differential settlement and instability of soil-rock assorted foundation, a new method of foundation treatment utilizing prestress exerted on the reinforced cushion in the form of soil wrapped by geosynthetics in large scale, is proposed, which increase the deflection resistance stiffness efficiently. Based on scale model tests and theoretical analysis, the reinforcement mechanism of wrap-reinforced soil，the effect of confining on the deformation to internal soil and the mechanism of prestress method on deformation control are researched. Then the early research results of the applicant is applied, together with the analysis on the deformation of pre-stressed reinforced cushion under long-term load, an approach is proposed to rationalize the design of pre-stressed reinforced cushion, which provided practical method and theoretic reference for designing and application of pre-stressed reinforced soil, and solve the problems of treatment of soil-rock assorted foundation.

随着山区城镇建设日益发展，工程中面临的不良地质条件越来越普遍。对于山区土岩组合地基，若处理不当，其不均匀性常引起建筑物开裂、倾斜等问题，给人民生命和物质财产带来威胁。结合土工合成材料技术，用加筋垫层调整不均匀沉降的处理方法在工程中广为应用，但对于其处理土岩组合地基的机理研究较少报道。针对山区土岩组合地基的差异沉降和地基稳定性问题，本项目利用大型包裹式加筋土作为加筋垫层，并通过施加预应力的方法来提高加筋垫层的整体抗弯刚度，提出预应力包裹式加筋垫层的地基处理方法。结合缩尺模型试验及数值解析方法分别研究包裹材对土体的约束补强能力、预应力对加筋垫层的变形控制作用。通过揭示在长期荷载作用下加筋垫层的变形规律，并在融合申请人前期研究成果对该复合地基进行变形稳定性分析的基础上，探讨预应力加筋垫层的合理设计方法。本项目为预应力加筋土的应用和发展提供重要参考依据，对山区土岩组合地基处理提供新的解决思路。

随着山区城镇建设日益发展，工程中面临的不良地质条件越来越普遍。针对山区地基不均匀问题，为避免不均匀沉降对建筑物的破坏及对道路正常使用的影响，提出一种增加加筋土沉降控制效率的预应力加筋土技术。通过模型试验、理论推导及数值计算等方法研究分析了预应力式加筋土调整不均匀沉降的效果及作用机理，并对加筋土设计及计算理论提出修正。本项目为预应力加筋土的应用和发展提供重要参考依据，对完善加筋土结构的设计理论，特别是沉降控制设计方面具有指导意义，同时为山区地基处理提供新的解决思路。研究内容主要分为以下几部分：. （1）包裹土袋式复合加筋土结构设计及性能分析。首先针对加筋土填料选取及改良问题进行研究。其次，在预应力施加以前的包裹体部分进行研究并设计，提出了采用包裹土袋式的复合加筋土结构。通过室内试验、模型试验、数值模拟的手段研究包裹土袋式复合加筋土的力学性能、变形性能和整体稳定性能。研究表明，相对于传统土袋或一般加筋土，土工格栅包裹土袋加筋土的承载能力及变形性质都有较大的改善。. （2）基于包裹式土袋加筋土的设计思想，考虑到提高加筋土侧向约束效果对加筋土整体性能的作用，本项目提出了一种预应力加筋土结构，并考虑应用于不同地质条件和荷载条件下造成不均匀沉降的加筋土地基和边坡等领域。为了探究预应力加筋土刚度的变化规律，考虑到工程实际情况，共设计了5种试验工况，考虑了预应力大小、悬臂长度和包裹体填料等影响。分析其变形规律，得到一下结论：预应力越大，试验模型的变形越小，稳定性越强；填充介质为粗砂的预应力式加筋土性能更加优良；悬臂长度越长，试样变形越强烈，越容易发生破坏。. （3）基于修正的抛物索理论，通过分析节点处反力，建立了加筋土结构中筋材的受力方程，结合抛物索变形挠度式可求得筋材不均匀沉降变形曲线，从而提出一种在不均匀沉降下加筋土结构筋材应力分布及其变形曲线的计算方法。同时，基于一种考虑加筋材料刚度及变形的数值解析方法，评估动、静不同荷载作用下加筋土加筋土的变形性能及稳定性。