【摘 要】
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作为一种三维加筋土工合成材料,土工格室已广泛应用于各类工程实践。土工格室的加筋效果主要是由土工格室单元对土体的约束作用及土工格室单元与其周围土体相互摩擦而产生的,土工格室加筋能有效限制土体的塑性变形发展,显著提高填料的强度指标。土工格室与土的相互作用机理较为复杂,现有的研究成果尚未能全面地阐述土工格室的加筋机理。土工格室与土之间相互作用机理在很大程度上取决于土工格室的抗拉性能,即土工格室片材与结点
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作为一种三维加筋土工合成材料,土工格室已广泛应用于各类工程实践。土工格室的加筋效果主要是由土工格室单元对土体的约束作用及土工格室单元与其周围土体相互摩擦而产生的,土工格室加筋能有效限制土体的塑性变形发展,显著提高填料的强度指标。土工格室与土的相互作用机理较为复杂,现有的研究成果尚未能全面地阐述土工格室的加筋机理。土工格室与土之间相互作用机理在很大程度上取决于土工格室的抗拉性能,即土工格室片材与结点的抗拉强度。鉴于此,本研究基于室内试验与离散元数值模拟,从宏细观层面进行了一系列土工格室拉伸试验与土中拉拔试验,获得了土工格室片材与结点的抗拉强度指标,探究了土工格室片材与结点拉伸破坏模式与断裂机理,揭示了法向荷载、格室单元埋置数量、片材张角和片材是否有孔等因素对拉拔力-拉拔位移关系的影响。主要研究内容及结果包括:(1)选取无孔和有孔土工格室试样进行片材拉伸试验和结点拉伸试验,从宏观层面探究土工格室试样的拉伸力学特性,分析片材开孔对试样拉伸强度和伸长率的影响。基于拉伸试验,建立对应的离散元数值模型,标定土工格室片材和结点细观参数,为拉拔试验土工格室细观参数选取提供依据。结合离散元数值模拟,从细观层面分析拉伸过程中土工格室颗粒接触力链和位移矢量分布演化规律。(2)选取某一级配砾石为填料进行直剪试验,建立对应离散元数值模型,标定砾石细观参数,为拉拔试验土料细观参数选取提供依据。(3)选取上述土工格室为加筋材料,砾石为填料,进行土工格室拉拔试验。探究法向荷载、片材张角、埋置单元数量、片材是否有孔等因素对拉拔力-拉拔位移关系的影响。采用上述标定后的土工格室与砾石细观参数,建立土工格室拉拔数值模型,进行拉拔试验数值模拟。从细观层面定性分析拉拔过程中筋土接触力链演化、位移场分布规律;通过测量圆获得土中应力、孔隙率和配位数的变化规律,定量分析拉拔过程中的土工格室与土体的荷载传递与变形行为。
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