格栅加筋砂土界面特性试验研究及离散元分析

摘要

三向格栅是在单向和双向格栅的基础上发展而来，其工程应用不断增多，但针对其不同方向的筋土界面特性研究较少。不仅三向土工格栅，双向格栅筋土界面细观特性研究也不多，特别是从细观组构演化研究方面。本文从室内试验、理论研究和数值模拟三方面对三向土工格栅筋土界面宏观特性、双向土工格栅筋土界面细观特性进行研究，主要工作和成果如下：
　　（1）基于双向和三向格栅各方向的拉伸试验结果，进行双向和三向格栅加筋砂土不同方向的拉拔试验筋土界面特性研究，分析各方向拉拔强度、筋土界面表观摩擦系数和肋条的变形特性，结果表明：三向格栅0°方向拉拔强度和肋条对砂土扰动均大于60°和90°方向，各肋条出现不同程度挠曲，三向格栅对砂土位移限制大于双向格栅。
　　（2）进行双向和三向格栅直剪试验，分析试验过程格栅剪切强度峰值和砂土剪胀剪缩特性，并在试验基础上推导三向格栅加筋砂土的筋土界面特性本构模型，结果表明：两种格栅剪切强度峰值和其出现时间相近，三向格栅筋土界面似聚力较双向格栅大，推导的本构模型较好地描述了三向格栅筋土界面特性。
　　（3）进行双向格栅拉拔试验颗粒流数值模拟，分析试验过程剪切带内外砂颗粒组构各向异性的演化规律，通过对力链进行强弱划分，对比大主应力和强弱力链的方向，分析各力链在荷载传递过程的作用，结果表明：剪切带内砂颗粒组构各向异性主方向偏转同强力链相似，强力链在荷载传递过程起主要作用，而弱力链则为辅助支撑作用。

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1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究工作

2 三向土工格栅加筋砂土的拉拔试验特性

2.1 概述

2.2 试验材料特性研究

2.3 三向格栅拉拔筋土界面特性

2.4 不同网孔形状格栅加筋界面特性

2.5 本章小结

3 三向土工格栅加筋砂土的直剪试验特性

3.1 概述

3.2 大型直剪试验

3.3 三向格栅筋土界面本构模型研究

3.4 本章小结

4 格栅加筋砂土拉拔试验界面细观特性研究

4.1 概述

4.2 建模与参数选取

4.3 组构各向异性演化

4.4 本章小结

5 结论及建议

5.1 本文的主要结论

5.2 进一步研究的建议

致谢

参考文献

附录1 作者攻读硕士学位期间发表的科技成果目录

附录2 作者攻读硕士学位期间参与的科研项目