土工格柵、土工格室加筋墊層對軟土地基沉降控制效果的有限元分析

　　結(jié)合秦沈客運專線現(xiàn)場測試及室內(nèi)模型試驗的結(jié)果,利用有限元法,分析1層土工格柵、2層土工格柵和1層土工格室加筋墊層對軟土地基變形的控制效果,比較現(xiàn)場試驗與室內(nèi)模型試驗中加筋效果的差異。

　　加筋土技術(shù)首先由法國工程師Ｖｉｄａｌ于20世紀(jì)60年代提出,并運用該技術(shù)建成了一段加筋土擋墻,同時,他還預(yù)見到加筋材料可以提高地基承載力。在以后40多年中,加筋土技術(shù)作為土木工程領(lǐng)域的一項新技術(shù)得到迅速發(fā)展。運用土工合成材料加筋墊層進(jìn)行軟土地基處理是一種淺層處理方法。實踐證明,加筋墊層能夠較好地均化地基應(yīng)力,減少不均勻沉降,約束地基側(cè)向變形,提高地基穩(wěn)定性,是一種簡單快速和經(jīng)濟(jì)的處理方法。但總的來說,目前對加筋機理的研究還落后于工程實踐,許多實踐證明是成功的工程卻難以從理論上加以解釋,設(shè)計上還不能正確描述工程實際的性狀。這種理論研究滯后于工程實踐的現(xiàn)象在相當(dāng)大的程度上限制了加筋技術(shù)的推廣應(yīng)用。本文結(jié)合現(xiàn)場試驗和室內(nèi)模型試驗,利用有限元法,分析1層土工格柵、2層土工格柵和1層土工格室加筋墊層對軟土地基的加固效果,比較現(xiàn)場試驗與室內(nèi)模型試驗中加筋效果的差異。

　　采用土工合成材料加筋墊層進(jìn)行軟土地基處理時,加筋墊層能否有效減小地基沉降量,目前尚有爭議,有的認(rèn)為筋材不具有抗彎能力,因此不能降低地基中的豎向應(yīng)力,對地基的最終沉降量不會有較大的影響;然而,也有很多室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗都確實說明了土工合成材料加筋墊層能夠減少地基沉降,是一種有效的加固方法。筆者認(rèn)為,任何一種地基處理方法都有其適用范圍,加筋墊層對地基沉降的控制效果與地基土的強度密切相關(guān),當(dāng)?shù)鼗翉姸忍呋蛱蜁r,鋪設(shè)加筋墊層將顯示不出多少效果,只是尚未發(fā)現(xiàn)其適用范圍;同時,加筋墊層對地基沉降的控制效果還與尺寸效應(yīng)有關(guān),在實際應(yīng)用中,可將加筋墊層的厚度適當(dāng)加大,以提高加筋墊層的抗彎剛度及其對地基沉降的控制效果。

　　目前應(yīng)用有限元方法對加筋墊層進(jìn)行的數(shù)值分析,由于有限元計算模型、計算參數(shù)和計算方法上的原因,在量化的數(shù)值上與試驗結(jié)果仍有差異。因此,仍需對筋土之間的作用機理做大量的研究工作,以便確定合理的計算模型和計算參數(shù),能夠在數(shù)值計算中能真正反映加筋墊層的作用效果,促進(jìn)加筋土技術(shù)在工程中的應(yīng)用及其發(fā)展。