包裹式加筋土挡墙的离心模型试验
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响．
关键词 ： 包裹 式加 筋 土挡墙 ； 离心模型 试验 ； 软 土 固结 ； 变形
中图分 类号 ： Ｔ Ｕ ４ １ １
文献 标识码 ： Ａ
０ 引 言
软土地区， 加筋土挡墙 的施工 ， 会在地基 中产 生大量超孔隙水压力． 由于地基土为软土， 其渗透 系数 较小 ， 需 要很 长 的时 间完 成 固结 ， 导致 挡墙 的
１ ． ２ 试 验材 料
１ ． ２ ． １ 加 筋材 料 确定
其工后变形的影响， 为今后的类似工程提供参考．
离心模型试验 中， 加筋材料通常可以通过控制 方程或量纲分析推导得 出Ｅ ４ ， Ｓ ］ ， 其相似条件为：
Ｅ ｔ ｐ
，
：
１ 离心机 模 型 试 验
１ ． １ 试验 设备
第３ １ 卷 第 １期
２ ０ １ ３ 年 ０ １月
佳 木 斯 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｊ ｉ ａ ｍｕ ｓ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
的地基土， 关于地基土排水固结对挡墙变形的影响
研 究甚少 ．
图１ Ｔ Ｌ Ｊ一１ ５ ０岩土离心试验机
本文针对上海某高填方工程 中运用的包裹式 加 筋土挡 墙 （ 下 文 中 以挡 墙 指 代 ） ， 设 计 了 离 心模
型 试验 ， 旨在探讨 挡 的变形 规 律 、 地 基 土 固结对
表１ 粉 质粘 土 的物理 性质 指标
比Ｂ ＝０ ． ８ ４ ８ ， 最小孔隙比ｅ ｉ ＝ ０ ． ５ １ ９ ， 平均粒径 ｄ ５ ０＝０ ． ３ ４ ａｍ， ｒ 不均 匀 系数 Ｃ ＝ １ ． ５ ４ ２ ， 曲率 系数
Ｃ ＝ １ ． １ ０ ４ ．
１ ． ３ 试验 方 案
①
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ ２—１ ０ 作者简介 ： 姜 炯（ １ ９ ８ ７一 ） ， 男， 上海人 ， 同济大学地下建筑与工程 系， 硕士研究生
第 １期
姜
炯， 等： 包裹式加 筋 土挡 墙 的 离心模 型试 验
２ ３
综合考虑模型相似 比、 材料稳定性 、 制样操作 空 间等 因素 ， 最 终选 定 聚丙烯 腈 纶滤 网作 为替代 筋 材， 其初始拉伸模量为 Ｅ ＝ ５ ８ ｋ Ｎ ／ ｍ ．
通长铺设一层筋材． 挡 墙 中筋 材 每 隔 ３ ｅ ｍ 铺 设 一 层， 共 ５层 ， 并 预 留 出约 为 １ ０ ｅ ｍ 长 的返 包段 ， 用 订 书针 与上一 层筋 材 固定 ．
模型地基土及回填土均取 自施工现场 ， 为②层
粉质粘土 ， 表１ 给出了其主要物理性质指标． 砂 垫层 材料采 用福 建平 潭标 准砂 ， 其 基本 物理
Ｖｏ １ ． ３ｌ Ｎｏ ． １
Ｊ ａ ｎ ．
２ ０ １ ３
文 童 编号 ： １ ０ ０ ８—１ ４ ０ ２ （ ２ ０ １ ３） ０ １—０ ０ ２ ２— ０ ３
包 裹式 加 筋 土 挡墙 的离 心模 型 试 验①
姜 炯， 黄 金
（ 同济 大 学 地 下 建筑 与工 程 系 。 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ２ ）
摘
要： 为评 价建 造在软 土地 基上 的 包裹式加 筋土挡墙 稳 定性 ， 进行 了 自重加 载条件 下 的 离心
模 型试验 ， 研 究 了地基 土排 水 固结 对挡墙 变形的 影响 ． 试 验 结果 表 明 ： 筋材 为挡 墙提 供 了有效 的 侧 向约束 ， 并 能调整 土体 中的应 力分布 ； 挡 墙施 工 完毕后 ， 软 土 地基 的 固结会 导 致 挡墙 产 生 以沉 降为 主的长期 变形 ， 工后 沉 降约 占总沉 降的 ２ ５ ％， 设 计加 筋土 挡墙 时 因考 虑软 土地 基 固结 的影
首先在 模 型箱 侧壁 涂上 硅油 ， 并在 上面铺设 聚
四氟 乙烯薄膜 以减少摩擦． 地基土按饱和土分层制
样， 并 在离 心机 ４ ０ ｇ状 态 下 固结 ， 固结 后测 得 其 含
１ ． ２ ． ２ 试验 土料
水率为 ３ ０ ． ９ ％， 与现场 的地基土含水率 ３ ２ ． ５ ％非 常接近． 回填土按最优含水率分层制备 ， 控制压实 度为 ０ ． ９ ． 预填 土内的砂 垫层厚 为 ２ ｅ ｍ， 并在其 中
工后 变形 较大 ， 影 响其 正 常使 用 ， 因此 有 必 要对 地 基 土排水 固结 的影 响深 入研 究．
与原型几何相似比例确定 为 ＝ ４ ０ ．
离心模型试验能较好的模拟土体的 自重应力 场， 在研究加筋土挡墙变形破坏方面已得到了广泛
应 用． 而现 有 的离 心试验 研究 多集 中于筋材 的加筋 效果 、 挡墙 的破 坏 形 态 等 ¨ Ｊ ， 均 未 考 虑 挡 墙 下方
（ １ ） 、
式中， Ｅ为筋材 的弹性模量 ， ｔ 为筋材厚度 ， 下标 ｍ， Ｐ 分别表示模型与原型 ， 为模型相似 比． 本高填方工程中所用 的为武汉坦萨公司生产 的Ｔ ｅ ｎ ｓ ａ ｒ Ｂ型土工格栅 ， 其抗拉强度为 ３ ０ ｋ Ｎ ／ ｍ， 初始拉伸模量 Ｅ ｐ＝ ７ ６ ０ ｋ Ｎ ／ ｍ， 在６ ｍ高的挡墙中每
４ ０ ｃ ｍ铺 设一 层 土工格栅 ， 共 １ ５层 ．
使用同济大学 Ｔ Ｌ Ｊ 一 １ ５ ０复合型岩土离心试验
机， 如图 １ ， 其试验最大容量为 １ ５ ０ ｇ ． ｔ ． 模型箱尺寸 为９ ０ ０ Ｘ ７ ０ ０ Ｘ ７ ０ ０ （ 长 ×宽 Ｘ高 ） ， 一侧 为 有机 玻璃 板， 并可在挂斗侧 面设置摄像 头， 透过有机玻璃对 土体的变形进行观测． 根据模型箱尺寸大小 ， 模型
性 质指标 为 比重 Ｇ ＝２ ． ６ ４ ３ ， 最大 干 密度ｐ 抽 ＝１ ． ７ ４ ｃ Ｉ Ｉ ｌ ３ ， 最 小干 密度 ｐ ＝１ ． ４ ３ ｃ Ｔ Ｉ ｌ ３ ， 最大 孔 隙
关键词 ： 包裹 式加 筋 土挡墙 ； 离心模型 试验 ； 软 土 固结 ； 变形
中图分 类号 ： Ｔ Ｕ ４ １ １
文献 标识码 ： Ａ
０ 引 言
软土地区， 加筋土挡墙 的施工 ， 会在地基 中产 生大量超孔隙水压力． 由于地基土为软土， 其渗透 系数 较小 ， 需 要很 长 的时 间完 成 固结 ， 导致 挡墙 的
１ ． ２ 试 验材 料
１ ． ２ ． １ 加 筋材 料 确定
其工后变形的影响， 为今后的类似工程提供参考．
离心模型试验 中， 加筋材料通常可以通过控制 方程或量纲分析推导得 出Ｅ ４ ， Ｓ ］ ， 其相似条件为：
Ｅ ｔ ｐ
，
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１ 离心机 模 型 试 验
１ ． １ 试验 设备
第３ １ 卷 第 １期
２ ０ １ ３ 年 ０ １月
佳 木 斯 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｊ ｉ ａ ｍｕ ｓ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
的地基土， 关于地基土排水固结对挡墙变形的影响
研 究甚少 ．
图１ Ｔ Ｌ Ｊ一１ ５ ０岩土离心试验机
本文针对上海某高填方工程 中运用的包裹式 加 筋土挡 墙 （ 下 文 中 以挡 墙 指 代 ） ， 设 计 了 离 心模
型 试验 ， 旨在探讨 挡 的变形 规 律 、 地 基 土 固结对
表１ 粉 质粘 土 的物理 性质 指标
比Ｂ ＝０ ． ８ ４ ８ ， 最小孔隙比ｅ ｉ ＝ ０ ． ５ １ ９ ， 平均粒径 ｄ ５ ０＝０ ． ３ ４ ａｍ， ｒ 不均 匀 系数 Ｃ ＝ １ ． ５ ４ ２ ， 曲率 系数
Ｃ ＝ １ ． １ ０ ４ ．
１ ． ３ 试验 方 案
①
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ ２—１ ０ 作者简介 ： 姜 炯（ １ ９ ８ ７一 ） ， 男， 上海人 ， 同济大学地下建筑与工程 系， 硕士研究生
第 １期
姜
炯， 等： 包裹式加 筋 土挡 墙 的 离心模 型试 验
２ ３
综合考虑模型相似 比、 材料稳定性 、 制样操作 空 间等 因素 ， 最 终选 定 聚丙烯 腈 纶滤 网作 为替代 筋 材， 其初始拉伸模量为 Ｅ ＝ ５ ８ ｋ Ｎ ／ ｍ ．
通长铺设一层筋材． 挡 墙 中筋 材 每 隔 ３ ｅ ｍ 铺 设 一 层， 共 ５层 ， 并 预 留 出约 为 １ ０ ｅ ｍ 长 的返 包段 ， 用 订 书针 与上一 层筋 材 固定 ．
模型地基土及回填土均取 自施工现场 ， 为②层
粉质粘土 ， 表１ 给出了其主要物理性质指标． 砂 垫层 材料采 用福 建平 潭标 准砂 ， 其 基本 物理
Ｖｏ １ ． ３ｌ Ｎｏ ． １
Ｊ ａ ｎ ．
２ ０ １ ３
文 童 编号 ： １ ０ ０ ８—１ ４ ０ ２ （ ２ ０ １ ３） ０ １—０ ０ ２ ２— ０ ３
包 裹式 加 筋 土 挡墙 的离 心模 型 试 验①
姜 炯， 黄 金
（ 同济 大 学 地 下 建筑 与工 程 系 。 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ２ ）
摘
要： 为评 价建 造在软 土地 基上 的 包裹式加 筋土挡墙 稳 定性 ， 进行 了 自重加 载条件 下 的 离心
模 型试验 ， 研 究 了地基 土排 水 固结 对挡墙 变形的 影响 ． 试 验 结果 表 明 ： 筋材 为挡 墙提 供 了有效 的 侧 向约束 ， 并 能调整 土体 中的应 力分布 ； 挡 墙施 工 完毕后 ， 软 土 地基 的 固结会 导 致 挡墙 产 生 以沉 降为 主的长期 变形 ， 工后 沉 降约 占总沉 降的 ２ ５ ％， 设 计加 筋土 挡墙 时 因考 虑软 土地 基 固结 的影
首先在 模 型箱 侧壁 涂上 硅油 ， 并在 上面铺设 聚
四氟 乙烯薄膜 以减少摩擦． 地基土按饱和土分层制
样， 并 在离 心机 ４ ０ ｇ状 态 下 固结 ， 固结 后测 得 其 含
１ ． ２ ． ２ 试验 土料
水率为 ３ ０ ． ９ ％， 与现场 的地基土含水率 ３ ２ ． ５ ％非 常接近． 回填土按最优含水率分层制备 ， 控制压实 度为 ０ ． ９ ． 预填 土内的砂 垫层厚 为 ２ ｅ ｍ， 并在其 中
工后 变形 较大 ， 影 响其 正 常使 用 ， 因此 有 必 要对 地 基 土排水 固结 的影 响深 入研 究．
与原型几何相似比例确定 为 ＝ ４ ０ ．
离心模型试验能较好的模拟土体的 自重应力 场， 在研究加筋土挡墙变形破坏方面已得到了广泛
应 用． 而现 有 的离 心试验 研究 多集 中于筋材 的加筋 效果 、 挡墙 的破 坏 形 态 等 ¨ Ｊ ， 均 未 考 虑 挡 墙 下方
（ １ ） 、
式中， Ｅ为筋材 的弹性模量 ， ｔ 为筋材厚度 ， 下标 ｍ， Ｐ 分别表示模型与原型 ， 为模型相似 比． 本高填方工程中所用 的为武汉坦萨公司生产 的Ｔ ｅ ｎ ｓ ａ ｒ Ｂ型土工格栅 ， 其抗拉强度为 ３ ０ ｋ Ｎ ／ ｍ， 初始拉伸模量 Ｅ ｐ＝ ７ ６ ０ ｋ Ｎ ／ ｍ， 在６ ｍ高的挡墙中每
４ ０ ｃ ｍ铺 设一 层 土工格栅 ， 共 １ ５层 ．
使用同济大学 Ｔ Ｌ Ｊ 一 １ ５ ０复合型岩土离心试验
机， 如图 １ ， 其试验最大容量为 １ ５ ０ ｇ ． ｔ ． 模型箱尺寸 为９ ０ ０ Ｘ ７ ０ ０ Ｘ ７ ０ ０ （ 长 ×宽 Ｘ高 ） ， 一侧 为 有机 玻璃 板， 并可在挂斗侧 面设置摄像 头， 透过有机玻璃对 土体的变形进行观测． 根据模型箱尺寸大小 ， 模型
性 质指标 为 比重 Ｇ ＝２ ． ６ ４ ３ ， 最大 干 密度ｐ 抽 ＝１ ． ７ ４ ｃ Ｉ Ｉ ｌ ３ ， 最 小干 密度 ｐ ＝１ ． ４ ３ ｃ Ｔ Ｉ ｌ ３ ， 最大 孔 隙