各種形式的土工格室擋墻的抗地震性能 http://www.shengtaireli.cn 泰安市科閏新材料有限公司 更新時間：2016-07-04
邊坡穩(wěn)定性：
在土工合成材料雜志重點項目和在多種應(yīng)用中如何使用土工合成材料如何可以有效地做土工合成材料工業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)。我們希望這些經(jīng)驗教訓可以進一步推進土工合成材料行業(yè)進入 21 世紀有很大的成功。
介紹：
開發(fā)各類土工合成材料產(chǎn)品。例如，土工膜、 土工格柵、 土工布，并認為的垃圾填埋場、擋墻和填埋。雖然巖土結(jié)構(gòu)變得更具成本效益，并且有更好的性能，研究人員可獲加分產(chǎn)生積極的影響的行業(yè)。
在土工格室的應(yīng)用上，地中海，設(shè)想其標準的產(chǎn)品，使新的、 關(guān)鍵的應(yīng)用程序修改。這個想法是開發(fā)一種新型的聚合物合金相結(jié)合的聚乙烯和聚酯，從而使有效用作土工格室加固的地球保留所需的屬性，加載在路面和鐵路，和更多的支持。同時探索生產(chǎn)這種塑料合金 ，委托研究開發(fā)設(shè)計的方法。此類研究還應(yīng)意味著新產(chǎn)品所需的性能。
這篇文章概述了的研究探索使用土工格室作為地球保留結(jié)構(gòu)了。土工格室在測試中使用了標準、 常用 HDPE 和，這樣，是不合適的長期的加固應(yīng)用;也就是說，它不是不夠硬。然而，它是足夠的短期表現(xiàn)，因此這意味著一種聚合物，用于除了生產(chǎn)設(shè)計，特別是在嚴重的地震荷載作用下的基礎(chǔ)所需長期屬性調(diào)查。
在土工格室的應(yīng)用上，地中海，設(shè)想其標準的產(chǎn)品，使新的、 關(guān)鍵的應(yīng)用程序修改。這個想法是開發(fā)一種新型的聚合物合金相結(jié)合的聚乙烯和聚酯，從而使有效用作土工格室加固的地球保留所需的屬性，加載在路面和鐵路，和更多的支持。同時探索生產(chǎn)這種塑料合金 ，委托研究開發(fā)設(shè)計的方法。此類研究還應(yīng)意味著新產(chǎn)品所需的性能。
這篇文章概述了的研究探索使用土工格室作為地球保留結(jié)構(gòu)了。土工格室在測試中使用了標準、 常用 HDPE 和，這樣，是不合適的長期的加固應(yīng)用;也就是說，它不是不夠硬。然而，它是足夠的短期表現(xiàn)，因此這意味著一種聚合物，用于除了生產(chǎn)設(shè)計，特別是在嚴重的地震荷載作用下的基礎(chǔ)所需長期屬性調(diào)查。
理想情況下，任何結(jié)構(gòu)在地震作用下的設(shè)計應(yīng)該基于可容忍的恢復和 (或) 永久位移。這種方法很難實現(xiàn)為可接受的標準缺乏等理由容許位移、 高度隨機未來地震記錄、 不準確鑒定原位土本構(gòu)行為，及在預(yù)測位移矩陣土壤-土工合成材料在數(shù)值上的困難。國家---藝術(shù)地震邊坡穩(wěn)定性分析中是尚未充分發(fā)展來完全替換當前的設(shè)計實踐。
斜坡的設(shè)計通常基于極限平衡 (LE) 穩(wěn)定性分析。低周反復加載的邊坡穩(wěn)定性分析假定等效的地震影響系數(shù)，通常在水平方向上，這會導致額外受力構(gòu)件的極限平衡方程，都與重力成正比。指定地震影響系數(shù)，如地面峰值加速度 (PGA) 很可能過于保守，因為它認為地震的最大力量永久的而不是一時。
本研究的目的是要量化合理減少因子 (RF) 對土工格室保留結(jié)構(gòu) PGA。然后可以與既定的樂分析來進行地震和靜態(tài)設(shè)計集成降低的因素。
斜坡的設(shè)計通常基于極限平衡 (LE) 穩(wěn)定性分析。低周反復加載的邊坡穩(wěn)定性分析假定等效的地震影響系數(shù)，通常在水平方向上，這會導致額外受力構(gòu)件的極限平衡方程，都與重力成正比。指定地震影響系數(shù)，如地面峰值加速度 (PGA) 很可能過于保守，因為它認為地震的最大力量永久的而不是一時。
本研究的目的是要量化合理減少因子 (RF) 對土工格室保留結(jié)構(gòu) PGA。然后可以與既定的樂分析來進行地震和靜態(tài)設(shè)計集成降低的因素。
搖表測試程序
此搖表位于在日本國家農(nóng)業(yè)工程研究所，筑波市，它可以激發(fā)毛最大有效載荷的 500kN 垂直和/或橫向加速度的 1 g;最大加速度為輕載荷可以大于 1 g。金屬檢測框，其中包含土工格室保留系統(tǒng)是 2 米寬，6 米長、 3 米高。盡量減少反射波從側(cè)面和背面的金屬盒、發(fā)泡的聚苯乙烯 (EPS) 板、 5 厘米厚，被放到墻上測試框。為了減少摩擦與側(cè)壁，對 EPS 放抹了油的塑料薄膜。
在所有測試中，1995 年神戶地震放大的時間記錄被應(yīng)用于搖表。用的神戶記錄了 0.59 g 的水平 PGA 和 0.34 g 垂直 PGA。峰值水平和垂直加速度沒有同時發(fā)生。表 1 顯示了在四個不同測試中的應(yīng)用的峰值加速度。
Table 1 | Figure courtesy of the author.（由作者提供圖）
有兩個或三個加載階段。
在第一次加載階段，神戶記錄是減毒在試圖驗證是否過度運動發(fā)生。采用了一個小時后第二個加載階段，放大神戶記錄。在測試 3 和 4，第三激發(fā)被應(yīng)用，這時間達到搖表的能力。第三階段幾乎翻了一番神戶記錄加速度。第二階段的目標是發(fā)展活躍的楔形;它被希望，第三階段會帶來崩潰。
在測試中 1-3，保留系統(tǒng)是 2.8 m 高;它在測試 4 2.7 米。在 0.2 m 厚地基土建造了保留的所有系統(tǒng)。土工格室，類似于蜂窩結(jié)構(gòu)，是 0.2 m 高與內(nèi)部孔徑的約 0.21 米乘 0.21 米。系統(tǒng)的平均臉傾向是 2(v):1(h)。頂尖土工格室層是 2.52 米長，遠長于下面的所有圖層。此層是與擠密碎石填充。它假定了土工格室那長頂部圖層將抑制裂紋或甚至滑表面形成立即下面這一層。事實上，試驗表明，雖然許多小而淺表張力裂縫發(fā)起在波峰處，但沒有觀察立即下面的龍頂土工格室層中的任何測試，從而支持基于的最初設(shè)想。
在第一次加載階段，神戶記錄是減毒在試圖驗證是否過度運動發(fā)生。采用了一個小時后第二個加載階段，放大神戶記錄。在測試 3 和 4，第三激發(fā)被應(yīng)用，這時間達到搖表的能力。第三階段幾乎翻了一番神戶記錄加速度。第二階段的目標是發(fā)展活躍的楔形;它被希望，第三階段會帶來崩潰。
在測試中 1-3，保留系統(tǒng)是 2.8 m 高;它在測試 4 2.7 米。在 0.2 m 厚地基土建造了保留的所有系統(tǒng)。土工格室，類似于蜂窩結(jié)構(gòu)，是 0.2 m 高與內(nèi)部孔徑的約 0.21 米乘 0.21 米。系統(tǒng)的平均臉傾向是 2(v):1(h)。頂尖土工格室層是 2.52 米長，遠長于下面的所有圖層。此層是與擠密碎石填充。它假定了土工格室那長頂部圖層將抑制裂紋或甚至滑表面形成立即下面這一層。事實上，試驗表明，雖然許多小而淺表張力裂縫發(fā)起在波峰處，但沒有觀察立即下面的龍頂土工格室層中的任何測試，從而支持基于的最初設(shè)想。
Figure 1 (a–d) 顯示中每四個測試土工格室布局：
Figure 1a | Test 1: 重力式擋墻與礫石填充土工格室，由作者提供圖.
Figure 1b | Test 2: 重力式擋墻砂填充土工格室，圖由作者提供。
Figure 1c | Test 3: 土工格室加固用沙子填充。圖由作者提供。
Figure 1d | Test 4: 5 厘米高的土工格室加固用沙子填充。圖由作者提供。
測試 1 2 代表靈活重力墻和測試 3-4 利用土工格室加固以及面對。從經(jīng)濟學角度測試 3 和 4 的系統(tǒng)都差不多。在測試 4 中土工格室的布局與類似，同時還充當三維元素的傳統(tǒng)土工格柵加固。一般來說，測試中使用的聚乙烯土工格室不能用作加固可觀結(jié)構(gòu)以來長期拉伸強度較低。作為測試，只有足夠的短期屬性需要抵御地震荷載。然而，經(jīng)驗教訓應(yīng)表明所需的產(chǎn)品的改進中發(fā)展 ，以及產(chǎn)生一種簡單設(shè)計方法。
回填土背后面臨的和 0.2 米厚的基礎(chǔ)是統(tǒng)一的細沙 (中值粒徑 = 0.27 毫米;0.35%通過篩 #200;均勻系數(shù) = 2)。回填土被壓至 90%的標準寶潔在水分含量 16%收益率 13.5 kN/m3 干容重或潮濕單位重量的 15.6 kN/m3。通過手持設(shè)備的振動壓路機進行了壓實。排水三軸試驗產(chǎn)生的峰值強度 = 38 度。單位重量的擠密碎石是 19.9 kN/m3。
薄白煤層的沙子被置于每個約 0.4 米內(nèi)回填材料。在每個測試完成后，回填仔細挖掘觀察這些接縫脫位，所以發(fā)現(xiàn)痕跡的滑動面。此外，每個測試是全面檢測包括壓力傳感器、激光位移計、加速度計和應(yīng)變計 (嶺 et al，2009年)。
回填土背后面臨的和 0.2 米厚的基礎(chǔ)是統(tǒng)一的細沙 (中值粒徑 = 0.27 毫米;0.35%通過篩 #200;均勻系數(shù) = 2)。回填土被壓至 90%的標準寶潔在水分含量 16%收益率 13.5 kN/m3 干容重或潮濕單位重量的 15.6 kN/m3。通過手持設(shè)備的振動壓路機進行了壓實。排水三軸試驗產(chǎn)生的峰值強度 = 38 度。單位重量的擠密碎石是 19.9 kN/m3。
薄白煤層的沙子被置于每個約 0.4 米內(nèi)回填材料。在每個測試完成后，回填仔細挖掘觀察這些接縫脫位，所以發(fā)現(xiàn)痕跡的滑動面。此外，每個測試是全面檢測包括壓力傳感器、激光位移計、加速度計和應(yīng)變計 (嶺 et al，2009年)。
結(jié)果和解釋
加速度計嵌入內(nèi)回填土和面對，幾個海拔指示的基地加速度放大倍數(shù)是微乎其微。當他們發(fā)生顫抖，耗和充當減震器扭曲變形，這可能無法與靈活的保留系統(tǒng)令人驚訝。
表 2 顯示了在每個測試的實測最大位移。
表 2 |圖由作者提供。
注意：位移并不均勻，因此，最高期限表示相當狹窄的地帶，它出現(xiàn)的位置。注意測試 1 和 2，最大值應(yīng)用加速度也顯著低于測試 3 和 4 (見表 1)。總體而言，考慮應(yīng)用地震激勵的嚴重性，記錄的值并不意味著災(zāi)難性故障 (例如為典型的震后外觀見圖 2)。
表 2 顯示了在每個測試的實測最大位移。
表 2 |圖由作者提供。
注意：位移并不均勻，因此，最高期限表示相當狹窄的地帶，它出現(xiàn)的位置。注意測試 1 和 2，最大值應(yīng)用加速度也顯著低于測試 3 和 4 (見表 1)。總體而言，考慮應(yīng)用地震激勵的嚴重性，記錄的值并不意味著災(zāi)難性故障 (例如為典型的震后外觀見圖 2)。
圖 2 |測試 2: 震后 (PGA 159%) 正面視圖見圖 3a 相同墻出土的部分。照片由作者提供。
一般來說，位移反映出動土的抗剪強度是一個發(fā)達活躍楔子。足夠的強度和剛度的土工格室將啟用可接受結(jié)構(gòu)的長期性能與更小的位移。
測試后折返的保留系統(tǒng)雖然測量脫位的白砂接縫幫助建立積極的楔面位置 (例如見圖 3，a — — c 項)。
測試后折返的保留系統(tǒng)雖然測量脫位的白砂接縫幫助建立積極的楔面位置 (例如見圖 3，a — — c 項)。
圖 3a |試驗 2 (應(yīng)用的激勵是 159%)。后搖掘的部分通過回填和土工格室。位錯的接縫指示的位置下滑動面發(fā)育，土體強度充分調(diào)動起來。照片由作者提供
圖 3b |測試 3 (應(yīng)用的激勵是 205%) 后搖掘的部分通過回填和土工格室。位錯的接縫指示的位置下滑動面發(fā)育，土體強度充分調(diào)動起來。照片由作者提供。
圖 3 c |測試 4 (應(yīng)用的激發(fā)了 205%的科比都有;注意通過 5 厘米節(jié)。
圖 3b |測試 3 (應(yīng)用的激勵是 205%) 后搖掘的部分通過回填和土工格室。位錯的接縫指示的位置下滑動面發(fā)育，土體強度充分調(diào)動起來。照片由作者提供。
圖 3 c |測試 4 (應(yīng)用的激發(fā)了 205%的科比都有;注意通過 5 厘米節(jié)。
土體強度在哪里完全這使完整極限平衡 (LE) 穩(wěn)定性分析動員呈現(xiàn)活躍的楔，意味著對土壤強度，財政司司長，等于統(tǒng)一安全的因素。
來尋找設(shè)計等效的地震影響系數(shù)，它是方便的定義地震的折減系數(shù)，RFs = / PGA，哪里是等效靜地震影響系數(shù)。對于每個測試的 RFs 決心使用造成積極的楔，沒有呈現(xiàn)過大位移發(fā)展記錄的 PGA 和足夠的樂分析相結(jié)合。
來尋找設(shè)計等效的地震影響系數(shù)，它是方便的定義地震的折減系數(shù)，RFs = / PGA，哪里是等效靜地震影響系數(shù)。對于每個測試的 RFs 決心使用造成積極的楔，沒有呈現(xiàn)過大位移發(fā)展記錄的 PGA 和足夠的樂分析相結(jié)合。
樂分析的擬靜力加速調(diào)整呈現(xiàn) Fs 的統(tǒng)一;即以反映積極的楔形的存在。預(yù)測和觀測到的活動楔塊的位置都比較，用來評估分析的預(yù)測價值。它指出在樂設(shè)計中，一個會輸入 a(=RFs PGA) 來獲得足夠的抗震穩(wěn)定性安全系數(shù)，財政司司長，在低周反復加載條件下的在哪里通常約 1.1。事實上，如果一個不得不設(shè)計測試的保留系統(tǒng)，使用射頻和 Fs > 1.1 會產(chǎn)生較小位移比那些報告表 2 中。
LE 穩(wěn)定性分析進行使用程序 ReSSA。 的安全地圖功能促進了進程。(例如，見圖 4)。
圖 4 |測試 2: 安全地圖呈現(xiàn)由斯賓塞法的 ReSSA 程序 (3.0) 和低周反復加載分析。圖由作者提供。
雖然觀察到的滑動面出現(xiàn)第二個和第三個土工格室飾面層、數(shù)值預(yù)測的表面之間 (在 / PGA = 0.35) 出現(xiàn)沿土工格室和地基土之間的接口。然而，實際上這是相差不大，作為安全因素在較低的土工格室層出現(xiàn)任何預(yù)測的滑動面安全地圖表明是在約 1-2%以內(nèi)。這種觀察提供信心的預(yù)測，尤其是在比較數(shù)字 3a 和 4;即滑的觀測和預(yù)測痕跡的表面，分別。圖 5a 和 5b 顯示預(yù)測積極楔及其各自的 RFs 值;他們可以相比分別顯示在數(shù)字 3b 和 3c，觀察到楔子。
雖然觀察到的滑動面出現(xiàn)第二個和第三個土工格室飾面層、數(shù)值預(yù)測的表面之間 (在 / PGA = 0.35) 出現(xiàn)沿土工格室和地基土之間的接口。然而，實際上這是相差不大，作為安全因素在較低的土工格室層出現(xiàn)任何預(yù)測的滑動面安全地圖表明是在約 1-2%以內(nèi)。這種觀察提供信心的預(yù)測，尤其是在比較數(shù)字 3a 和 4;即滑的觀測和預(yù)測痕跡的表面，分別。圖 5a 和 5b 顯示預(yù)測積極楔及其各自的 RFs 值;他們可以相比分別顯示在數(shù)字 3b 和 3c，觀察到楔子。
圖 5a |測試 3: 預(yù)測積極楔使用主教分析。圖由作者提供。
圖 5b |測試 4: 預(yù)測積極楔使用主教分析。圖由作者提供。
數(shù)字 3 c 和 5b 中肯: 可以看出，與常見的傳說，這些數(shù)字說明了滑動面可以通過加強發(fā)展。加固時太軟或太弱，可以會發(fā)生這種"內(nèi)部"的全球不穩(wěn)定。顯然，盡管用高密度聚乙烯土工格室是足以測試面向設(shè)計的分析，但缺乏長期強度作為加固。不過，它使一個土工格室在建立所需的屬性，因此它可以作為土壤加固。
表 3 總結(jié)了測試程序時使用樂準所隱含的折減系數(shù)。
數(shù)字 3 c 和 5b 中肯: 可以看出，與常見的傳說，這些數(shù)字說明了滑動面可以通過加強發(fā)展。加固時太軟或太弱，可以會發(fā)生這種"內(nèi)部"的全球不穩(wěn)定。顯然，盡管用高密度聚乙烯土工格室是足以測試面向設(shè)計的分析，但缺乏長期強度作為加固。不過，它使一個土工格室在建立所需的屬性，因此它可以作為土壤加固。
表 3 總結(jié)了測試程序時使用樂準所隱含的折減系數(shù)。
表 3 |圖由作者提供。
可以看出，土工格室重力系統(tǒng)，RFs 的 0.4 左右就足夠了。對于土工格室加筋土系統(tǒng) RFs 0.3 就足夠了。
結(jié)論
當前實踐加筋或無筋的斜坡和墻的設(shè)計是確定當?shù)氐?PGA 和使用它的擬靜力分析中的一小部分。這個分數(shù)是折減系數(shù)的擬靜力分析。
神戶地震作為勵磁的參考用于標識此系數(shù)。它是可能的如果使用了另一種激勵，折減系數(shù)會有所不同。然而，神戶地震年重大損害斜坡和墻上，因此排位賽它作為校準此折減系數(shù)和相關(guān)聯(lián)的地震影響系數(shù)的參考。
測試結(jié)果被相比擬靜力極限平衡分析。預(yù)測性故障機制是類似于測試土工格室保留系統(tǒng)中觀察到。生產(chǎn)故障分析中的所需的地震系數(shù)要小得多比實際峰值檢測所得。土工格室重力式擋墻，抗震的折減系數(shù)，RFs，呈現(xiàn)故障所需為 0.4 左右。對土工格室保留系統(tǒng) RFs 是 0.3。
對于加筋陡坡 指南允許 RFs 0.5。因此，與這項工作相比，F(xiàn)HWA 建議是略嫌保守。IITK (2005) 建議無筋邊坡的地面峰值加速度是三分之一的驚人地接近實測結(jié)果。
神戶地震作為勵磁的參考用于標識此系數(shù)。它是可能的如果使用了另一種激勵，折減系數(shù)會有所不同。然而，神戶地震年重大損害斜坡和墻上，因此排位賽它作為校準此折減系數(shù)和相關(guān)聯(lián)的地震影響系數(shù)的參考。
測試結(jié)果被相比擬靜力極限平衡分析。預(yù)測性故障機制是類似于測試土工格室保留系統(tǒng)中觀察到。生產(chǎn)故障分析中的所需的地震系數(shù)要小得多比實際峰值檢測所得。土工格室重力式擋墻，抗震的折減系數(shù)，RFs，呈現(xiàn)故障所需為 0.4 左右。對土工格室保留系統(tǒng) RFs 是 0.3。
對于加筋陡坡 指南允許 RFs 0.5。因此，與這項工作相比，F(xiàn)HWA 建議是略嫌保守。IITK (2005) 建議無筋邊坡的地面峰值加速度是三分之一的驚人地接近實測結(jié)果。
1 和 2 的測試結(jié)果表明，重力墻砌成的土工格室可以在地震荷載作用下執(zhí)行。系統(tǒng)可能會成為經(jīng)濟的這種重力墻高達 3-4 米。3 和 4 的試驗表明，加筋的系統(tǒng)，完全由土工格室和土壤，可以有效和有可能經(jīng)濟。
當考慮利用高密度聚乙烯土工格室時，本報告所述的測試很有關(guān)的短期表現(xiàn)。然而，如果沒有改善，HDPE 土工膜是不適合于長期應(yīng)用。有關(guān)的添加劑，浸出的耐久性問題氧化，，到紫外線暴露的面臨應(yīng)予以處理。大熱收縮和擴張的外層細胞結(jié)合土工格室材料高內(nèi)在導熱系數(shù)的日變化和季節(jié)的氣溫變化可能導致漸進破壞發(fā)起在外細胞。應(yīng)力開裂的暴露面臨可能發(fā)生在較低溫度。低剛度和強度可能會導致重大的蠕變具有長期尺寸穩(wěn)定性差。
當考慮利用高密度聚乙烯土工格室時，本報告所述的測試很有關(guān)的短期表現(xiàn)。然而，如果沒有改善，HDPE 土工膜是不適合于長期應(yīng)用。有關(guān)的添加劑，浸出的耐久性問題氧化，，到紫外線暴露的面臨應(yīng)予以處理。大熱收縮和擴張的外層細胞結(jié)合土工格室材料高內(nèi)在導熱系數(shù)的日變化和季節(jié)的氣溫變化可能導致漸進破壞發(fā)起在外細胞。應(yīng)力開裂的暴露面臨可能發(fā)生在較低溫度。低剛度和強度可能會導致重大的蠕變具有長期尺寸穩(wěn)定性差。
