新型柔性防护体系在边坡工程中的应用..docVIP

新型柔性防护体系 在边坡工程中的应用 杨晓华 长安大学 2006年12月 1．前言 我国的高等级公路建设近年得到了飞速发展，基本上是省省有高速公路，并正在逐步实现全国高速公路的网络化。与高速公路快速发展相伴的是边坡数量的剧增，由于工期短，设计时对边坡的地质情况了解不足以及施工期间对边坡防护加固重视不够等因素，从而诱发山体变形,引起开挖边坡坡面发生局部的坍塌、连续的裂缝和错台，迫使公路改线并造成一定范围的生态破坏。上述状况已引起我国公路设计和建设部门的高度重视，投入了大量的人力和物力开展对公路边坡设计与防护的研究。 同样，支挡结构物（如重力式挡墙、轻型挡墙、加筋土挡墙等）在公路建设中得到广泛应用，但其尚有一定的局限性。主要表现在圬工数量大，劳动强度高，在石料匮乏的地区工程造价高，同时由于其自身重量大，对地基承载力要求较高。特别是圬工墙面无法进行绿化，一定程度上影响了公路沿线景观的美化。 鉴于以上两点，我们提出了一种新型柔性防护体系——土工格室生态柔性防护体系。土工格室生态柔性防护体系是由具有三维网状结构的土工格室和充填料组成的结构层，与常见防护体系相比，具有结构轻、施工简便、造价低廉的优点，特别是其格室内可植草种树，在公路建设中，能够满足恢复生态、绿化墙面、美化沿线景观的要求，应用前景广阔。 2．柔性体系力学特性 2．1柔性体系压缩性状 通过在坚实黄土地基和软弱地基上分别以黄土和砂为填料铺设土工格室结构层的压缩试验，得出以下结论： 1．在坚实黄土地基上铺设土工格室结构层，地基与土工格室结构层组成的复合体共同承受外部荷载，使承载力得到了很大的提高。 2．格室高度对土工格室结构层性状并无显著的影响。在坚实黄土地基上铺设相同焊距，不同高度的土工格室结构层(填料为黄土或粗砂都一样)，高度为10cm的土工格室结构层的变形模量比15cm的土工格室结构层的变形模量低2%～4%(相对于素土或者素砂结构层)；10cm高的土工格室结构层的回弹模量要比15cm高的土工格室结构层回弹模量低1%～3%(相对于素土或素砂结构层)。并且不同高度格室从p-s曲线可以看出在相同荷载作用下，低格室结构层位移稍大于高格室结构层，但差异很小。 3．格室焊距对土工格室结构层性状并无显著影响。对在坚实黄土地基上铺设相同高度，不同焊距的土工格室结构层(填料为黄土或者粗砂)，焊距为40cm的土工格室结构层和焊距为68cm的土工格室结构层变形模量变化在4%以内(相对于素土或者素砂结构层，若相对于格室结构层，那更小)，而回弹模量的差别在3%以内(相对于素土或者素砂结构层)。并且从相应的p-s曲线图中可以看出，在相同荷载作用下，小焊距格室结构层位移略低于大焊距格室结构层位移，但差异很小。 4．压实度对土工格室结构层的性状有很大影响。压实度越大，效果越好。压实度为90%的土工格室结构层变形模量和回弹模量要比压实度为95%以上相同型号的土工格室结构层变形模量和回弹模量分别低8%～11%和8%～10%。并且由相应的p-s曲线中也可以看出，压实度越高，土工格室的加固效果越好。 5．填料对土工格室结构层的性状也有很大影响。粘聚力越小的填料，加固效果越好。在一般黄土地基上，填料为黄土的土工格室结构层变形模量提高量为10%～20%，回弹模量提高量为5%～7%；而填料为粗砂的土工格室结构层变形模量提高量为31%～36%，回弹模量提高量为18%～22%。很明显粗砂作为填料时，土工格室结构层加固效果要明显比黄土作填料的好。可以认为，粘聚力越小的填料，作用效果就越好。 6．在软弱地基上铺设粗砂、黄土土工格室结构层，承载力一般比软弱地基提高6倍以上。 7．在软弱地基上浅层换填黄土、粗砂地基承载力也得到很大的提高，比软弱地基提高4倍以上。和相对应填料的土工格室结构层相比，黄土土工格室结构层承载力比浅层换填黄土结构层承载力高30%以上；粗砂土工格室结构层的承载力比浅层换填粗砂结构层承载力高24%以上。 8．在软弱地基上铺设土工格室结构层，土工格室型号(焊距、高度)对地基承载力并无显著的影响。 9．由试验结果得知，土工格室型号对土工格室结构层性状并无显著影响，但并不是说土工格室的高度可以无限小，焊距可以无限大。从土工格室作用机理及理论计算结果看，当土工格室加固层作为承重层使用时, 尤其在荷载反复作用时，情况会变得更加复杂。格室高度过小，或焊距过大，有可能使剪切滑移面切入结构层以下而引起地基破坏。因此增加土工格室高度，减小焊距，能有效地防止滑动面的产生。但是土工格室的高度和焊距影响着土工格室结构层的压实效果。一般来说格室高度越高，焊距越小，压实就越困难，结构层就越难达到压实的要求。因此，在选取土工格室型号时，要综合考虑材料造价、结构层滑动面的产生、以及结构层压实的难易程度。因此如何确定土