【摘 要】
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土工合成材料可以一定程度上减小道路差异沉降和增加新老道路的整体性,是路基拓宽工程中最常用的处治措施,探究土工合成材料在路基中的作用机理对于加筋拓宽路基结构设计与应用至关重要。基于土工格栅和土工格室加筋拓宽路基模型试验与离散元数值分析,从宏细观层面探究二者加筋减小路基不均匀沉降作用效果,揭示加筋拓宽路基应力扩散与荷载传递规律,量化土工格栅、土工格室与土的力学响应、变形行为,这些研究结果可为优化土工格
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土工合成材料可以一定程度上减小道路差异沉降和增加新老道路的整体性,是路基拓宽工程中最常用的处治措施,探究土工合成材料在路基中的作用机理对于加筋拓宽路基结构设计与应用至关重要。基于土工格栅和土工格室加筋拓宽路基模型试验与离散元数值分析,从宏细观层面探究二者加筋减小路基不均匀沉降作用效果,揭示加筋拓宽路基应力扩散与荷载传递规律,量化土工格栅、土工格室与土的力学响应、变形行为,这些研究结果可为优化土工格栅、格室加筋土结构设计提供理论支持。主要研究内容及结果如下:（1）开展不同工况下的拓宽路基模型试验,监测了各种工况下路基的沉降,结果表明:在拓宽路基中加入筋材加固层,可以有效减小路基沉降;土工格栅的加筋效果优于土工格室;在调整筋材的铺设位置时,筋材离路基顶面位置越近,路基沉降越小;当双层加筋时,筋材竖向间距越小,路基沉降越小;加筋层数越多,路基沉降越小。（2）对于拓宽路基的极限承载力,结果表明:当加筋位置与加筋层数相同时,土工格栅加筋和土工格室加筋对提高路基极限承载力的效果相差不大;综合考虑经济效益、提高路基极限承载力、降低沉降效果三方面,在第1和第2层下侧双层加筋效果最好。（3）分析土压力发现:因为格栅对应力有扩散作用,故竖向荷载下方土体的垂直土压力比未加筋时小;而对于格室来说,其对应力也有扩散作用,会使筋材下方的土压力降低,但格室单元的立体结构又会加固内部土体使其在加压后更加密实,刚度提高,进而增大土压力,二者相互制约平衡,共同影响格室下方的垂直土压力。（4）利用PFC进行数值模拟时发现:模拟中沉降发展趋势与试验近似,随着荷载的增大,筋材的竖向位移、应变、拉力均增大;对模型内部力链和颗粒位移矢量进行对比分析,发现荷载正下方的力链作用范围随荷载增大而增大,土颗粒整体向右下方滑动,在极限荷载作用下,路基呈现冲剪破坏模式。
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