土工格栅、土工格室加筋垫层对软土地基沉降控制效果的有限元分析

　　结合秦沈客运专线现场测试及室内模型试验的结果，利用有限元法，分析1层土工格栅、2层土工格栅和1层土工格室加筋垫层对软土地基变形的控制效果，比较现场试验与室内模型试验中加筋效果的差异。

　　加筋土技术首先由法国工程师Ｖｉｄａｌ于20世纪60年代提出，并运用该技术建成了一段加筋土挡墙，同时，他还预见到加筋材料可以提高地基承载力。在以后40多年中，加筋土技术作为土木工程领域的一项新技术得到迅速发展。运用土工合成材料加筋垫层进行软土地基处理是一种浅层处理方法。实践证明，加筋垫层能够较好地均化地基应力，土工格室耐腐蚀，减少不均匀沉降，约束地基侧向变形，土工格室，提高地基稳定性，是一种简单快速和经济的处理方法。但总的来说，目前对加筋机理的研究还落后于工程实践，许多实践证明是成功的工程却难以从理论上加以解释，设计上还不能正确描述工程实际的性状。这种理论研究滞后于工程实践的现象在相当大的程度上限制了加筋技术的推广应用。本文结合现场试验和室内模型试验，利用有限元法，分析1层土工格栅、2层土工格栅和1层土工格室加筋垫层对软土地基的加固效果，比较现场试验与室内模型试验中加筋效果的差异。

    采用土工合成材料加筋垫层进行软土地基处理时，加筋垫层能否有效减小地基沉降量，目前尚有争议，有的认为筋材不具有抗弯能力，因此不能降低地基中的竖向应力，对地基的终沉降量不会有较大的影响;然而，也有很多室内试验和现场试验都确实说明了土工合成材料加筋垫层能够减少地基沉降，是一种有效的加固方法。笔者认为，任何一种地基处理方法都有其适用范围，加筋垫层对地基沉降的控制效果与地基土的强度密切相关，当地基土强度太高或太低时，铺设加筋垫层将显示不出多少效果，只是尚未发现其适用范围;同时，加筋垫层对地基沉降的控制效果还与尺寸效应有关，在实际应用中，可将加筋垫层的厚度适当加大，土工格室河堤，以提高加筋垫层的抗弯刚度及其对地基沉降的控制效果。

基于文克尔假定的土工格室加筋体受力分析

　　针对土工格室加筋体的受力变形特性，将格室体视为置于弹性地基上的梁，基于文克尔假定，建立考虑水平摩阻力影响的土工格室加筋体的挠曲变形微分方程，从而得到了土工格室加筋体在集中荷载和均布荷载共同作用下的挠曲变形幂级数半解析解。在此基础上，分析了格室体长度、格室体刚度、地基反力系数及筋土界面水平摩阻力等因素对格室体挠曲变形及内力的影响。结果表明，土工格室防渗，格室体的设置可有效地减小路基沉降，但也存在着尺寸效应;地基土体地基的反力系数对路基沉降有较大的影响，该系数越大路基沉降越小;筋土界面水平摩阻力对格室体的挠曲变形及弯矩有一定程度的削弱作用，在工程设计中值得考虑。

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