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1 3 试验方法
拉拔试验采取应变控制的方式, 拉拔速率取0 5mm/min。如果在夹具头测水平位移, 可能包含有夹具与格栅的滑动位移, 缝口与夹具之间格栅的拉伸变形等, 所以试验中在格栅的后部用位移传感器测定水平位移。
直剪试验采取应变控制的方式, 剪切速率取0 5mm/min, 土工格栅用环氧树脂粘在光滑铁板上, 将铁板固定在加荷板上。在直剪车的前端放置位移传感器。
2 拉拔试验
选用EG90R 单向格栅在白河堡粘土和天津耳闸粘土中, EG65R 单向格栅在砂质粉土和粉细砂中进行了拉拔试验。绘制出每个法向应力作用下, 格栅的滑动位移与双面剪应力之间的变化曲线, 如图3(a) 、图4(a) 、图5(a) 、图6(a) 所示, 可以看出, 各组试样在拉拔至1~3mm 时均开始出现拐点, 随后曲线光滑地变化, 接近于双直线。根据曲线出现明显转折处, 确定其极限拉拔力T d 。将极限拉拔力除以双面的面积, 求出抗剪强度 p =T d (2LB ) , 绘制出 p 与各级法向应力p 之间的曲线
[4]
, 如图3(b) 、图4(b) 、图5(b) 、图6(b)
所示。
图3 EG90R 在白河堡粘土中拉拔试验曲线Fig. 3 Pull out test curve of EG90R in clay of
Baihepu
图4 E G90R 在天津耳闸粘土中拉拔试验曲线Fig. 4 Pull out test curve of E G90R in clay of Erzha in Tianji ng
选用EG130R 单向格栅和EG65R 单向格栅在砂砾料中进行了拉拔试验。绘制出每个法向应力作用下, 格栅的滑动位移与双面剪应力之间的变化曲线, 如图7(a) 和8(a) 所示。对于EG130R 型格栅, 在150kPa 和200kPa 正压力下, 格栅最后被拉断; 对于EG65R 型格栅, 在75kPa 和100kPa 正压力下, 格栅最后被拉断。可见曲线经常表现为台阶状。在法向压力较高时, 格栅最后被拉断; 法向压力较小时, 格栅在较大位移时拉拔力达到峰值。绘制
70水 力 发 电 学 报2006年
图5 E G65R 在砂质粉土中拉拔试验曲线
Fig. 5 Pull out test curve of E G65R in sandy
silt
图6 EG65R 在粉细砂中拉拔试验曲线
Fig. 6 Pull out test curve of EG65R in fine sand
出抗剪强度 m 处的拉拔力作p 与各级法向应力p 之间的曲线, 如图7(b) 和8(b) 所示, 图中, 实线部分为取L =4m
为设计拉拔力的强度包线,
虚线部分为极限拉拔力的强度包线。
图7 EG130R 在砂砾料中拉拔试验曲线
Fig. 7 Pull out test curve of EG130R in
grail
图8 EG65R 在砂砾料中拉拔试验曲线
Fig. 8 Pull out test curve of EG65R in grail
第6期汤 飞等:单向塑料土工格栅与土界面作用特性的试验研究
表4 拉拔试验强度指标
Table 4 Strength index of direct shear test 填料白河堡粘土天津耳闸粘土砂质粉土粉细砂砂砾料
格栅种类EG90R EG90R EG65R EG65R EG130R EG65R
c kPa 1 6106068 8(0) 45(0)
(?) 6 348 313 315 6(29 4) 11 3(29 2)
71
试验得出的不同种类填料和不同格栅之间的强度指标如表4所示, 其中砂砾料强度指标中, 括号内为设计强度指标, 括号外为极限拉拔强度指标。
粘土与格栅间接触面抗剪强度很低, 以粘土为填料不能提供足够的锚固力, 尤其是对于拉拔力较大的格栅及孔压未能充分消散的情况。其中, 天津耳闸粘土是在饱和后进行的拉拔试验, 不固结快拔试验! 仅为4?, 可见饱和土样的接触面抗剪强度更
低。砂质粉土和粉细砂与格栅间接触面抗剪强度稍 高于粘土。格栅在粘土、砂质粉土、粉细砂中的拉拔曲线特征均为:在拉拔至1~3mm 时开始出现拐点, 随后曲线光滑地变化, 接近于双直线。
砂砾料与格栅间接触面抗剪强度较高, 对于拉拔力较大的格栅, 砂砾料是合适的填料。由于该砂砾料级配不均匀, 随着格栅被拉拔, 其结点及横肋处的砂砾料被推动, 大颗粒被卡住而产生更大的咬合抗力。所以拉拔曲线呈台阶状。而且在法向压力较高的情况下, 格栅最后被拉断。从试验结果分析, 在L =4mm 处的拉拔力大体上相当于其初始移动时的拉拔强度, 可以把它作为设计强度指标。
试验结果表明, 土与格栅之间的作用主要是横肋及节点与土颗粒间的咬合, 在细颗粒土中这种咬合作用很弱, 而格栅的有效面积又较小, 因而接触面的抗剪强度很低(低于土本身强度) ; 在砂砾料中这种咬合力成为主要阻力, 有时甚至形成类似锚拉的结构形式, 其极限抗剪强度包线就会出现较大的假粘聚力, 或在低压力下内摩擦角高达50?以上, 与国外一些试验结果(1982年, Ingold 做的土工格栅与砂石的拉拔试验摩擦角为40~71?) 一致。
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塑料土工格栅是经过拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物网材,按其制造时拉伸方向的不同可为单向拉伸和双向拉伸两种。它是在经挤压制出的聚合物板材(原料多为聚丙烯或高密度聚乙烯)上冲孔,然后在加热条件下施行定向拉伸。单向拉伸格栅只沿板材长度方向拉伸制成,而双向拉伸 格栅则是继续将单向拉伸的格栅再在与其长度垂直的方向拉伸制成。
由于塑料土工格栅在制造中聚合物的高分子会随加热延伸过程而重新排列定向,加强了分子链间的联结力,达到了提高其强度的目的。其延伸率只有原板材的10%~15%。如果在土工格栅中加入炭黑等抗老化材料,可使其具有较好的耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗老化等耐久性能。
分类
单向拉伸
一、什么是单向塑料土工格栅:
单向拉伸塑料土工格栅
单向塑料土工格栅是以高密度聚乙烯(HDPE )为原材料,经挤出压成薄板再冲规则孔网,然后纵向拉伸而成的土工格栅。
二、单向塑料土工格栅有什么特性:
1、高分子成定向线性状态并形成分布均匀、节点强度高的长椭圆形网状整体性结构。此种结构具有相当高的抗拉强度和刚性,给土壤提供了理想的力的承担和扩散的连锁系统。
2、单向塑料土工格栅的突出优点是在长期持续载荷作用下变形(蠕变)的倾向很小,抗蠕变强度大大优于其它材料的土工格栅,对于提高工程使用寿命具有重要作用。
3、格栅网孔与土体之间的咬合和互锁作用,构成了一个高效的应力传递机构,使局部载荷能迅速有效地扩散到大面积的土体中去,从而实现降低局部破坏应力,提高工程使用寿命之目的。
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