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浅谈加筋土在挡土墙中应用 摘要：近2O年来，土工加筋技术有了迅猛的发展，世界各国已经建成或正在兴建的各种加筋土工工程效以万计。本文首先简要加筋土挡墙的基本概念及加筋机理，接着介绍加筋土挡墙的设计方法和施工方法，最后，作者详细介绍加筋土挡墙在土木工程中的应用。 关键词：加筋土挡墙；加筋机理；设计方法；施工方法；土木工程 近2O年来，土工加筋技术有了迅猛的发展，世界各国已经建成或正在兴建的各种加筋土工工程效以万计。土工加筋方法的共同特点是在土工构筑物或原位土体中按一定的方向铺设具有较高拉伸模量和抗拉强度的筋材，从而增强土体的稳定性，提高土体强度和抵抗不均匀沉降以及限制水平位移的能力。 加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。在土中加人加筋材料可以提高土体的强度，增强土体的稳定性。因此，凡在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的土工加固方法，均称为加筋技术，其所形成的结构亦称为加筋土结构。 1.加筋土挡墙的简介 加筋土挡墙一般由基础、面板、加筋材料、填料、帽石等构成。 在加筋土结构中，面板的作用是防止土体填料滑塌，使加筋材料与土体填料组成复合土体，用以防止加筋土体免遭侵蚀。 加筋材料是加筋土结构的关键部分，一般按材质可分为四类，即：天然材料(如竹筋、柳条等．一般应用于临时性工程)、金属材料(如扁钢带、带肋钢带、镀锌钢带、不锈钢钢带等)、合成材料(如聚丙烯、聚乙烯、聚脂、尼龙、玻璃纤维等)和复合材料(如钢筋混凝土带、钢塑复合加筋带等)。在包固段加筋土挡墙设计中，为保证加筋材料具有抗拉强度大、变形小、耐久性强等要求。 在加筋土填料的选用上，由于砾类土和砂类土力量，或改用摩擦系数大的填料，重新计算至满足要求。力学性能较稳定，受含水量影响较小，因此填料选择砂砾、根据施工工艺调整筋带长度。 加筋土挡墙施工工艺简单，施工质量容易控制。其面板的预制、加筋材料可采用工厂生产，在现场分层装配施工，可使施工进度加快，缩短工期，并且节省劳动力。面板设计可根据需要采用各种图案，配合环境实现路、景、物美观协调。加筋土挡墙是柔性结构物，其抗振动性强，也是一种很好的抗震结构物。加筋土挡墙具有一定的柔性，可以结合软基处理，应用于软土地基工程。 加筋土挡墙有如下特点： (1)柔性结构。能够适应地基的一定变形．因而比重力式挡墙更适用于湿软地基：具有一定的柔性．故抗震能力强；且节约用地，造形美观。 (2)面板可预制。拉筋带可直接购买定型产品或现场预制，在现场进行装配．填斟分层填筑，旋工简便、快速。 (3)造价较低。与重力式挡土墙比，可节省造价20-60％，并且随墙高的增加其经济效果越好。因此，它具有良好的经济效益。 2.加筋机理的研究 目前，对土工合成材料加筋机理的研究包括：加筋材料的性能测试和界面试验、模型试验和原位观测、土体与加筋材料相互作用的理论分析、工程设计计算等方面。但对加筋材料与土体相互作用机理及其设计计算理论的研究仍远远落后于工程实际应用，使工程应用尚缺乏必要的理论依据和指导。 2.1 加筋材料的性能测试和界面试验 目前常用的加筋材料有：土工织物、土工格栅、土工网、土工格室、复合土工织物等。性能测试主要分两个方面：一是材料的力学性能测试，主要有拉伸试验、顶破试验、蠕变试验等；二是填料与加筋材料的界面性能测试。 2.2 模型试验和原位观测 模型试验能在室内模型上观测到实际工程的一些性状，也可以对计算中的理论和数学物理模型进行验证。探讨土工合成材料加筋机理的模型试验，大致可分成静力模型试验和离心模型试验。静力模型试验是按一定的几何尺寸设计模型，在施加外荷下观测模型的变化。离心模型试验是按一定的几何比例N，将所要模拟的工程缩小，再在N倍重力加速度和离心加速度下进行试验，观测位移、应力、破坏面的形状及其发展过程等一系列重要参数。 原位观测(现场观测)是通过采集现场数据来量测土工合成材料实际承受的拉力和应变。目前主要是在织物的面上粘贴应变片，由测得的应变来反推拉力。 2.3 土体与土工合成材料相互作用的理论分析 由工程实践和实验研究表明，加筋土的强度和稳定性比无筋土有较大提高，而对其提高的原因则有各种不同的假说和理论。迄今为止的研究表明筋、土间相互作用的机理大致可归纳为两大类：一是摩擦加筋原理，二是准黏聚力原理。 2.3.1 摩擦加筋原理 根据加筋土复合体中筋土之间的基本构造，在筋体中取一微段来分析，如图1所示。微元体长为dL。拉筋左截面受力为，右截面受力为，压拉藏的法向应力为。略去微元体土体的重量和筋带重量。设筋、土之间的摩擦系数为f，b为筋带宽度。由于土的水平推力．在该微元段拉筋所起的拉力为dT，则有：。设dF为土粒与拉筋在该微元段产生的总摩擦力，则有：。如果dFdT，则筋土之间就不会产生相互错动，即土的水平推力被筋土之间的摩擦力所克服