Experimental Investigation of Deformation and Geogrid-Soil Interface Behavior of Triaxial Geogrid

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(1) 南交通大学学报西第５１卷第５期２０１６年１０月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＷＥＳＴＪＩＡＯＴＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ文章编号：０２５８２７２４（２０１６）０５０８４００７ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５８２７２４．２０１６．０５．００４. . . Ｖｏｌ．５１Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２０１６. 三向土工格栅变形及筋土界面特性试验研究曹文昭，郑俊杰，周燕君，吴文彪，江金国（华中科技大学岩土与地下工程研究所，湖北武汉４３００７４）. 探讨三向土工格栅的筋土界面特性，以三向土工格栅为研究对象，考虑０° 和９０° 两种拉拔方向（分别摘要：为记为ＴＸ＿０工况和ＴＸ＿９０工况）的影响，开展了一系列室内拉拔试验过对格栅试样沿拉拔方向４个断面的位．通移进行监测，研究了三向土工格栅的拉拔力 拉拔位移关系、分段变形特性、三向土工格栅的筋土界面剪胀（缩） 相．研特性、平均摩阻力对位移特征以及拉拔方向对筋土界面强度参数的影响究结果表明：填砂压实度对三向土工格栅拉拔力和筋土界面剪胀（缩）特性的影响显著；法向应力越高，筋土界面剪缩性越大，而剪胀性越小，达化特征；法到最大剪缩（胀）量所需的剪切位移也越大；筋土界面摩阻力的发挥是一个渐进的过程，呈弹塑性 软．向应力高于２０ｋＰａ时，ＴＸ＿０工况的筋土界面强度较ＴＸ＿９０工况更高向土工格栅；拉拔试验；拉拔方向；格栅变形；筋土界面特性关键词：三中图分类号：Ｕ４６１．１文献标志码：ＡＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＧｅｏｇｒｉｄＳｏｉｌＩｎｔｅｒｆａｃｅＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＴｒｉａｘｉａｌＧｅｏｇｒｉｄ. ，. ，. ，. ，. ＣＡＯＷｅｎｚｈａｏＺＨＥＮＧＪｕｎｊｉｅＺＨＯＵＹａｎｊｕｎＷＵＷｅｎｂｉａｏＪＩＡＮＧＪｉｎｇｕｏ. （ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌａｎｄＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ，）. ４３００７４Ｃｈｉｎａ. ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｇｅｏｇｒｉｄｓｏｉｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｔｒａｘｉａｌｇｅｏｇｒｉｄ，ａｓｅｒｉｅｓｏｆｌａｂｏｒａｔｏｒｙｐｕｌｌｏｕｔｔｅｓｔｓｆｏｃｕｓｉｎｇｏｎｔｒｉａｘｉａｌｇｅｏｇｒｉｄｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｐｕｌｌｏｕｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ，ｒｅｆｅｒｒｅｄｔｏａｓＴＸ＿０ｃａｓｅａｎｄＴＸ＿９０ｃａｓｅ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｇｅｏｇｒｉｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄａｔｆｏｕｒｓｅｃｔｉｏｎｓａｌｏｎｇｔｈｅｇｅｏｇｒｉｄｓｐｅｃｉｍｅｎｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｐｕｌｌｏｕｔｆｏｒｃｅａｎｄｐｕｌｌｏｕｔｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｅａｃｈｇｅｏｇｒｉｄｓｅｇｍｅｎｔｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｄｉｌａｔａｎｃｙ／ｓｈｒｉｎｋａｇｅｂｅｈａｖｉｏｒ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｖｅｒａｇｅｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｐｕｌｌｏｕｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｔｒｅｎｇｔｈｗｅｒｅａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ．. Ａｂｓｔｒａｃｔ. Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈａｔｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｈａｓａｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｐｕｌｌｏｕｔｆｏｒｃｅａｎｄｓｈｅａｒｄｉｌａｔａｎｃｙ／ｓｈｒｉｎｋａｇｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅｇｅｏｇｒｉｄｓｏｉｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ａｓｔｈｅｎｏｒｍａｌｓｔｒｅｓｓ. ，. ｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｓｈｅａｒｓｈｒｉｎｋａｇｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｈｉｌｅｔｈｅｓｈｅａｒｄｉｌａｔａｎｃｙｄｅｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅｓｈｅａｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓｈｅａｒｄｉｌａｔａｎｃｙ／ｓｈｒｉｎｋａｇｅａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｎｏｒｍａｌｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｆｒｉｃｔｉｏｎｄｅｖｅｌｏｐｓｉｎａｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｍｏｄｅａｎｄａｎｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃｓｏｆｔｅｎｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｉｓｏｂｓｅｒｖｅｄｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｈａｖｉｏｒ．ＴｈｅｇｅｏｇｒｉｄｓｏｉｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅＴＸ＿０ｃａｓｅｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅＴＸ＿９０ｃａｓｅｗｈｅｎｔｈｅｎｏｒｍａｌｓｔｒｅｓｓｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎ２０ｋＰａ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ. ：ｔｒｉａｘｉａｌｇｅｏｇｒｉｄ；ｐｕｌｌｏｕｔｔｅｓｔ；ｐｕｌｌｏｕｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎ；ｇｅｏｇｒｉｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｇｅｏｇｒｉｄ. 收稿日期：２０１５０７１３家自然科学基金资助项目（５１２７８２１６，５１４７８２０１）基金项目：国文昭（１９９０ — ），男，博士，研究方向为地基处理，电话：０２７８７５５７０２４，Ｅｍａｉｌ：ｃｗｚ＿１９９０＠ｈｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ作者简介：曹俊杰（１９６７ — ），男，教授，博士，研究方向为岩土工程与隧道工程，电话：０２７８７５５７０２４，Ｅｍａｉｌ：ｚｈｅｎｇｊｊ＠ｈｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ通信作者：郑．三文昭，郑俊杰，周燕君，等向土工格栅变形及筋土界面特性试验研究［Ｊ］．西南交通大学学报，２０１６，５１（５）：８４０８４６．引文格式：曹.

(2) 第５期. 曹文昭，等：三向土工格栅变形及筋土界面特性试验研究. ８４１. ｓｏｉｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ. 土工合成材料与填料间的筋土界面作用特性直接影响着加筋土结构的安全和稳定，在加筋土结［］构的设计和应用中至关重要．土工格栅因具有网孔结构，与土体的相互作用较为复杂，特别是对具有三角形网孔的新型三向土工格栅，有关其筋土界面特性方面的研究较少，且主要集中在数值模拟［］方面，且．新试验研究工作进展缓慢型三向土工格栅由聚丙烯板材经整体冲孔、拉伸而成，与双向格栅相比，三向土工格栅具有更稳定的结构形式和更高的节点有效性，同时栅孔对填料颗粒的约束作［］用也更强．由于现场足尺试验费用高、影响因素［］众多、实施困难且周期长，目前研究筋土界面特性主要采用室内试验方法，包括直剪试验和拉拔试验，其中，拉拔试验因可清晰反映加筋土结构受荷演变过程，特别是适合于研究法向应力较低时的筋［］土界面特性而被广泛采用．对于柔性土工格栅材料，格栅变形对筋土界面．文摩阻力分布和筋土相互作用影响显著献［１０］中认为拉拔试验中的格栅变形会使筋土界面摩阻力沿试样长度渐进发挥，从而增加筋土相互作用的复杂性．文献［９］中发现拉拔试验中格栅表面摩擦力沿格栅纵向逐渐向后传递，前期增长明显，而后期趋于稳定．文献［１１１２］中采用透明土作为填料在可视化模型箱中进行大型拉拔试验，对试验过程中沿筋材长度方向的筋土相对位移场进行了量测．本文以三向土工格栅为对象，考虑０° 和９０° 两种拉拔方向的影响，通过开展一系列室内拉拔试验，对拉拔试验中三向土工格栅的变形特性和筋土界面特性进行研究，并探讨拉拔方向对筋土界面强 . １２. ３４. ５６. ７. 度参数的影响．１ . 试验设备和材料. 试验在长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室的应变控制式土工合成材料拉拔试验仪上进行设备有竖向和水平向两个独立的液压伺．该服加载系统，剪切盒分为上、下两盒，下盒固定，上盒可根据试验需要沿水平加载方向移动，两盒内部尺寸均为６００ｍｍ × ３００ｍｍ × １５０ｍｍ（长× 宽× 高）．拉拔试验中，竖向荷载通过刚性加劲荷载板传递至填土面，水平荷载通过夹具传递至格栅试样，试验过程中的法向、水平向应力和位移均由应力传感器和位移传感器及其配套软件自动采集，如图１所示． . ８９. 图拉拔试验仪. １Ｆｉｇ．１Ｐｕｌｌｏｕｔｔｅｓｔａｐｐａｒａｔｕｓ. 试验用砂为灌砂法标准用砂，技术指标见表１，试验过程中保持砂样干燥清洁用格栅试．所样为整体冲孔拉伸三向聚丙烯（ＰＰ）土工格栅，由坦萨公司提供，经无侧限拉伸试验所得各项技术指标见表２．可见三向土工格栅在０° 方向的拉伸强度、拉伸刚度和极限延伸率均大于９０°方向．. 表标准砂技术指标. １Ｔａｂ．１Ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｉｎｄｅｘｅｓｏｆｓｔａｎｄａｒｄｓａｎｄ. 限制粒径中值粒径有效粒径不均匀曲率最大干密度最小干密度大最小最系数Ｃ系数Ｃ孔ｄ／ｍｍｄ／ｍｍｄ／ｍｍ隙比孔隙比／（ｇ· ｃｍ）／（ｇ· ｃｍ）－３. ６０. ３０. １０. ｕ. ０．４８. ０．４１. ０．２５. １．９２. －３. ｃ. １．４０. ０．９９４. ０．６１０. １．６４６. １．３２９. 表三向土工格栅技术指标. ２Ｔａｂ．２Ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｉｎｄｅｘｅｓｏｆｔｒｉａｘｉａｌｇｅｏｇｒｉｄ. 极限拉伸极拉拔方向网孔边长／ｍｍ强限延伸率／％／（° ）ｍ）度／（ｋＮ· －１. ｍ）拉伸模量／（ｋＮ· ２％应５％应变变－１. ０. ４５. ２８．７. １１．６. ２３２．０. １９２．０. ９０. ４５. １８．３. １０．６. １７７．７. １５５．２.

(3) 西南交通大学学报第５１卷压实度控制为０．９，填砂总厚度为１０ｃｍ，干密度为验方法２试据《规程》规定，拉拔试验中试样应１．６０８ｇ／ｃｍ．根拔出而不能被拉断据《土工合成材料试验规程》（ＳＬ２３５— 被避免拉拔试验中格栅试样依．为［］下简称《规程》）开展拉拔试验于破坏，在试验前进行了预备性试验，以确定试验所２０１２）（以．由拉拔过程中格栅变形较大，难以采用粘贴应变片的用格栅试样尺寸及法向应力，试验方案见表３．方法进行格栅应变量测，因此，借鉴文献［１４１５］的表３拉拔试验方案方法，沿格栅试样长度方向在不同断面布置测点，Ｔａｂ．３Ｐｕｌｌｏｕｔｔｅｓｔｉｎｇｐｒｏｇｒａｍ测点位移由不锈钢弦连接电阻位移计或百分表进向试样测点行量测．为叙述方便，将０° 方向和９０° 方向拉拔分方案工况应法力／ｋＰａ尺寸／ｍｍ间距／ｍｍ别定义为ＴＸ＿０工况和ＴＸ＿９０工况，两种工况的测１ＴＸ＿０１０／２０／３０／４０１９５ × ２２５７８．０／３９．０点布置如图２所示，各监测断面的位移依次记为２ＴＸ＿９０１０／２０／３０／４０２２５ × １９５６７．５Ｕ、Ｕ、Ｕ和Ｕ，假设各分段的格栅应变均匀分拔试验过程中，水平荷载为应变控制式加布，则可采用相邻断面的位移差与各分段长度的比拉载，拉拔试验速率均为１ｍｍ／ｍｉｎ，百分表的读数时值来计算该段格栅应变．间隔为２ｍｉｎ．除格栅试样被拉断外，其余均为拉文献［２］中认为拉拔试验中拉拔阻力会随着间位移达２０ｍｍ时停止试验确保试验结果的．为试样上、下层填料厚度的增加而逐渐减小至一个临拔．靠性，各级法向应力下的拉拔试验均重复多次界值，一般情况下，拉拔试验中格栅试样上、下层填可虑使用次数对电阻位移计量测结果的影响，定期料厚度不宜大于３０ｃｍ．本次试验中，采用分层填考电阻位移计进行标定，标定速率与拉拔速率相同．筑制样，通过严格控制每层填砂的厚度，将试样的对８４２. ３. １３. １. ２. ３. ４. （ａ）ＴＸ＿０工况. （ｂ）ＴＸ＿９０工况图测点布置. ２Ｆｉｇ．２Ｌａｙｏｕｔｏｆｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｏｉｎｔｓ. ３ . 试验结果分析. 压实度的影响析三向土工格栅在０．８、０．９两种填砂压实分度Ｄ对ＴＸ＿０和ＴＸ＿９０两种工况拉拔特性的影示，图中，σ 为法向应力响，如图３所．当Ｄ从０．９减为０．８时，相同拉拔位移下拉拔力大幅减小，拉拔力差值随拉拔位移的增加而增大，Ｄ对拉拔力的影响非常显著此，在拉拔试验中必须严格、准．因确控制Ｄ，以确保试验结果的可靠性，在实际工程中，三向土工格栅加筋土结构也必须保证填料具有［］足够的压实度．文献［２］中认为疏松填料与拉筋. ３．１ . ｃ. ｃ. ｃ. ｃ. １６. 之间的摩擦力随摩擦过程而逐渐增强，对于同一种填料，由于拉筋上、下层填料随拉拔过程而逐渐密．实，不同压实度试样的拉拔残余强度将趋于一致由图３可以看出，试验结束时，在相同法向应力下，不同压实度试样的拉拔力残余值相差仍较大，可能是由于试验中格栅试样仅埋设在试验盒的一端，埋设面积较小，且随拉拔过程不断减小，因此，由格栅．试样剪切位移引起的填料调整程度有限拔力拉拔位移关系３．２拉种工况下的拉拔力图４为ＴＸ＿０和ＴＸ＿９０两  ．对拉拔位移关系曲线于ＴＸ＿９０工况，法向应力为４０ｋＰａ时．随，格栅试样被拉断，故未在图４中列出.

(4) 第５期曹文昭，等：三向土工格栅变形及筋土界面特性试验研究８４３拉拔位移增大，拉拔力不断增大，达到峰值之后有由图４可知，各法向应力下夹持段应变的大小所软化；随法向应力增大，峰值拉拔力增大，对应的及变化规律与拉拔力的一致性较好，表明采用上述拉拔位移也越大法测试与计算格栅应变是可行的时绘出了夹持段应变随拉方持段应变与．图４同．夹拔位移的变化曲线，通过对比拉拔力和夹持段应变拉拔力的区别在于拉拔初期夹持段应变增大速率随拉拔位移的变化规律，可检验上述格栅应变测试小于拉拔力的增大速率，其原因可能与格栅材料在及计算方法的适用性拉拔初期的粘滞性较强，拉伸模量较大有关．． . . . . . . . . . . . . . . σ

(5). . σ

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(10) . . . . . . . . （ａ）ＴＸ＿０工况. （ｂ）ＴＸ＿９０工况. 图压实度的影响. ３Ｆｉｇ．３Ｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ. . . . .

(11) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(12) . （ａ）ＴＸ＿０工况（ｂ）ＴＸ＿９０工况拔力（夹持段应变）与拉拔位移的关系图４拉Ｆｉｇ．４Ｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｕｌｌｏｕｔｆｏｒｃｅ（ｓｔｒａｉｎｏｆｔｈｅｃｌａｍｐｉｎｇｓｅｇｍｅｎｔ）ａｎｄｐｕｌｌｏｕｔｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ. 格栅变形特性格栅各分段的应变曲线图５可知，图５为．由除夹持段应变与拉拔力变化规律基本保持一致外，其余各分段的应变对拉拔力变化的反应不灵敏，均随拉拔位移的增大而增大，但增大速率差异明显，格栅前段应变增大速率最为显著，末段应变增速始终较小，由此可以推断拉拔力主要由格栅前段和中得注意，格栅前段应变曲线呈“Ｓ”型，在．值段承担拉拔位移为４～１２ｍｍ时，应变增加速率最大，然后逐渐减小，其原因是由于Ｕ为格栅试样最靠近拉拔端的位移，随着格栅试样逐渐被拉出，格栅前段的拔出部分因失去侧向约束而致应变迅速增大．. ３．３ . １. 相比于ＴＸ＿０工况，ＴＸ＿９０工况的格栅前段应变远大于中段和末段，前段变形在格栅总变形中所占比变化规律也更明显例较大，其前段应变的 “Ｓ”型．图６为格栅试样各测试断面位移速率变化曲线种工况下，Ｕ的位移速率均在拉拔初期即快．两速增加，当拉拔位移大于１４ｍｍ时，Ｕ的位移速率已超过拉拔速率（１ｍｍ／ｍｉｎ），同上所述，这与格栅前段的拔出部分失去侧向约束有关；Ｕ、Ｕ和Ｕ的位移速率相差不大，均在拉拔位移达８ｍｍ时开始快速增大，但始终小于拉拔速率，其中，Ｕ和Ｕ．的位移速率非常接近，仅在局部有小幅差异１. １. ２. ３. ４. ３. ４.

(13) 西南交通大学学报 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 第５１卷. . ８４４. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . （ａ）ＴＸ＿０工况. 图５格栅各分段应变（σ. （ｂ）ＴＸ＿９０工况）. ）（. ｎ＝３０ｋＰａＦｉｇ．５Ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｇｅｏｇｒｉｄｓｔｒａｉｎｆｏｒｅａｃｈｓｅｇｍｅｎｔ σ ｎ＝３０ｋＰａ. . . . . . . . . . . . . . .

(14) . . （））. ｂＴＸ＿９０＝３０ｋＰａＦｉｇ．６Ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒａｔｅｏｆｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎｓｆｏｒｇｅｏｇｒｉｄｓｐｅｃｉｍｅｎｓ σ ｎ＝３０ｋＰａｎ. （. 筋土界面特性与参数. 筋土界面剪胀特性拔试验中，拉筋沿筋土界面发生剪切位移，拉［］使拉筋周围的土体产生剪胀或剪缩．土工格栅因具有网格状结构，其筋土界面摩擦力中包含格栅网孔与土颗粒之间的咬合力拔过程中，格栅节．拉点及横肋带动嵌锁的土颗粒，使格栅周围的土颗粒位置不断发生错动和调整，从而表现出明显的剪胀或剪缩特性．图７为筋土界面剪胀（缩）曲线，根据荷载板的竖向位移，为正（向下移动）表示剪缩，为负（向上移动）表示剪胀图７（ａ）、（ｂ）可知：拉拔初．由期，筋土界面都有一个剪缩过程，随剪切位移的继续增大，筋土界面均发生剪胀；法向应力越高，筋土界面的剪缩性越大，剪胀性越小，这是由于高应力限制了颗粒的翻滚和错动，进而降低了剪胀性；法向应力越高，达到最大剪缩（胀）量所需的剪切位移也越大况下考虑压实度影响．图７（ｃ）为ＴＸ＿０工的剪胀（缩）曲线，当Ｄ为０．８时，试样一直处于. ４．１ . １６. ｃ. . . . . . （ａ）ＴＸ＿０工况栅各测试断面位移速率变化（σ 图６格４ .

(15).

(16) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(19) . . . . . . . . ）. 工况. 剪缩状态，随剪切位移的增大，剪缩效应增大，但增幅逐渐减小，剪切位移大于７ｍｍ后，剪缩效应已基本稳定．结合图４，不难发现拉拔力拔位移曲线和 拉剪胀（缩）曲线之间存在一定的联系拔力达到．拉峰值时，界面的剪缩效应也刚好最大，此时颗粒间较为密实；随着剪切位移的继续增大，界面发生剪拔位移曲线中表现为拉拔力下降， 拉胀，在拉拔力出现软化段．土界面平均摩阻力相对位移特征４．２筋拔试验中，格栅变形对筋土界面摩阻力分布拉特征的影响与界面本构特征有关．界面呈理想刚塑性特征时，筋土相对位移较小时，界面强度即可达化特征时，筋土 软到峰值；界面呈弹塑性或弹塑性相对位移和格栅应力在靠近拉拔端处均较大，当该处的界面摩阻力达到或超过峰值时，靠近格栅自由．图８为ＴＸ＿０和端的界面可能尚在弹性状态种工况的筋土界面平均摩阻力与筋土相ＴＸ＿９０两．对位移的关系由图８可见，筋土相对位移沿格栅试样拉拔方.

(20) 第５期曹文昭，等：三向土工格栅变形及筋土界面特性试验研究表４筋土界面剪切强度参数向逐渐减小，最大相对位移发生在近拉拔端，表明Ｔａｂ．４Ｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆ格栅试样沿长度方向逐渐发生拉伸变形，筋土界面ｔｈｅｇｅｏｇｒｉｄｓｏｉｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ呈弹塑性化特征 软．试验. 强度参数ＴＸ＿０工况况ＴＸ＿９０工峰值残余值峰值残余值黏聚力／ｋＰａ５．５３２．１７１２．４６９．９５内摩擦角／（° ）４８．９４８．５３８．０３７．８. .

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(24) . . . ８４５. . . . . . . . . . . . . （ａ）ＴＸ＿０工况 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . （ａ）ＴＸ＿０工况.

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(27). . . . . . . .

(28). . . （ｂ）ＴＸ＿９０工况 . σ

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(30) . . . . . . . .

(31) . . . . . . . . . . . . . . . . （ｂ）ＴＸ＿９０工况图８筋土界面平均摩阻力  相对位移曲线（σ ＝３０ｋＰａ）. . . ｎ. . . . . Ｆｉｇ．８Ｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｖｅｒａｇｅｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｇｅｏｇｒｉｄｓｏｉｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ σ ｎ＝３０ｋＰａ. （. . . （ｃ）压实度的影响（ＴＸ＿０工况）土界面剪胀（缩）曲线图７筋Ｆｉｇ．７Ｓｈｅａｒｄｉｌａｔａｎｃｙ／ｓｈｒｉｎｋａｇｅｃｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅｇｅｏｇｒｉｄｓｏｉｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ. 筋土界面强度参数定筋土界面剪应力均匀分布，采用莫尔假 库伦强度准则分别对峰值强度和残余强度与法向应力进行线性拟合，从而得到筋土界面峰值强度参数和残余强度参数，如表４所示．由表４可知：ＴＸ＿０工况的筋土界面黏聚力均明显小于ＴＸ＿９０工况，内摩擦角刚好相反，均明显高于ＴＸ＿９０工况；法向应力较高时，ＴＸ＿０工况的．筋土界面强度较ＴＸ＿９０工况更高. ４．３ . ５ . 结论. ）. （１）三向格栅在０° 方向的拉伸强度、拉伸刚度和极限延伸率均大于９０° 方向，实际工程中可根据铺设位置的受力特征优化三向格栅的铺设方法．（２）填料压实度对三向土工格栅加筋性能影响显著，实际工程中必须保证三向土工格栅加筋土．结构的填料具有足够的压实度（３）对于密实填料，法向应力越高，筋土界面剪缩性越大，而剪胀性越小，达到最大剪缩（胀）量所需的剪切位移也越大；对于疏松填料，筋土界面则可能一直处于剪缩状态．（４）筋土界面摩阻力的发挥是一个渐进的过 .

(32) 西南交通大学学报第５１卷北京：中国水利水电出版社，２００８：１４２１４６．程，呈弹塑性化特征，法向应力较高时，ＴＸ＿０工 软９ＭＯＲＡＣＩＮＲＥＣＡＬＣＡＴＩＰ．Ｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅ［］，况更高况的筋土界面强度较ＴＸ＿９０工．８４６. ｐｕｌｌｏｕｔｂｅｈａｖｉｏｕｒｏｆｅｘｔｒｕｄｅｄｇｅｏｇｒｉｄｓｅｍｂｅｄｄｅｄｉｎａ. Ｇｅｏｔｅｘｔｉｌｅｓａｎｄｃｏｍｐａｃｔｅｄｇｒａｎｕｌａｒｓｏｉｌ［Ｊ］．致谢：华中科技大学研究生创新创业基金项目资助Ｇｅｏｍｅｍｂｒａｎｅｓ，２００６，２４（４）：２２０２４２．（ＨＦ１１１３２０１３）．［１０］ＰＡＬＭＥＩＲＡＥＭ．Ｂｅａｒｉｎｇｆｏｒｃｅｍｏｂｉｌｉｓａｔｉｏｎｉｎｐｕｌｌｏｕｔｔｅｓｔｓｏｎｇｅｏｇｒｉｄｓ［Ｊ］．ＧｅｏｔｅｘｔｉｌｅｓａｎｄＧｅｏｍｅｍｂｒａｎｅｓ，参考文献：２００４，２２（６）：４８１５０９．. ［１］ＷＡＮＧＺ，ＲＩＣＨＷＩＥＮｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ. ｉｎｔｅｒｆａｃｅ. Ｗ．. Ａ. ｓｔｕｄｙ. ［］. ｆｒｉｃｔｉｏｎＪ．. ｏｆ. Ｊｏｕｒｎａｌ. ｓｏｉｌ ｏｆ. ，，. ＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌａｎｄＧｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ２００２. ［１１］ＥＺＺＥＩＮＦＭ，ＢＡＴＨＵＲＳＴＲＪ．. Ａｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｔｏ. ｅｖａｌｕａｔｅｓｏｉｌｇｅｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｕｓｉｎｇａｎｏｖｅｌｐｕｌｌｏｕｔ. ｔｅｓｔ. ａｐｐａｒａｔｕｓ. ａｎｄ. ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ. ｇｒａｎｕｌａｒ. （）：９２９４．ｓｏｉｌ［Ｊ］．ＧｅｏｔｅｘｔｉｌｅｓａｎｄＧｅｏｍｅｍｂｒａｎｅｓ，２０１４，．土［２］杨广庆，李广信，张保俭工格栅界面摩擦特性试４２（２）：２４６２５５．验研究［Ｊ］．岩土工程学报，２００６，２８（８）：９４８９５２．［１２］ＢＡＴＨＵＲＳＴＲＪ，ＥＺＺＥＩＮＦＭ．ＧｅｏｇｒｉｄａｎｄｓｏｉｌＹＡＮＧＧｕａｎｇｑｉｎｇ，ＬＩＧｕａｎｇｘｉｎ，ＺＨＡＮＧＢａｏｊｉａｎ．ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｄｕｒｉｎｇｐｕｌｌｏｕｔｕｓｉｎｇａＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｉｅｓｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｆｒｉｃｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｇｒａｎｕｌａｒｓｏｉｌ［Ｊ］．ＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＴｅｓｔｉｎｇｏｆｇｅｏｇｒｉｄｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＪｏｕｒｎａｌ，２０１５，３８（５）：６７３６８５．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００６，２８（８）：９４８９５２．．ＳＬ２３５２０１２土［１３］中华人民共和国水利部工合成材［３］ＣＨＥＮＣ，ＭＣＤＯＷＥＬＬＧＲ，ＴＨＯＭＮＨ．Ｄｉｓｃｒｅｔｅ：中国水利水电出版社，料试验规程［Ｓ］．北京ｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｓｏｆｇｅｏｇｒｉｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ２０１２．ｂａｌｌａｓｔｕｎｄｅｒｃｏｎｆｉｎｅｄａｎｄｕｎｃｏｎｆｉｎｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．［１４］汪明元，龚晓南，包承纲，等工格栅与压实膨胀．土ＧｅｏｔｅｘｔｉｌｅｓａｎｄＧｅｏｍｅｍｂｒａｎｅｓ，２０１２，３５：７６８６．，２００９，２６（１１）：土界面的拉拔性状［Ｊ］．工程力学［４］ＣＨＥＮＣ，ＭＣＤＯＷＥＬＬＧＲ，ＴＨＯＭＮＨ．Ａｓｔｕｄｙｏｆ１４５１５１．ｇｅｏｇｒｉｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂａｌｌａｓｔｕｓｉｎｇｌａｂｏｒａｔｏｒｙｐｕｌｌｏｕｔｔｅｓｔｓＷＡＮＧＭｉｎｇｙｕａｎ，ＧＯＮＧＸｉａｏｎａｎ，ＢＡＯＣｈｅｎｇｇａｎｇ，ａｎｄｄｉｓｃｒｅｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇ［Ｊ］．Ｇｅｏｍｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄｅｔａｌ．ＰｕｌｌｏｕｔｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎＧｅｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：ａｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌ，２０１３，ｇｅｏｇｒｉｄａｎｄｃｏｍｐａｃｔｅｄｅｘｐａｎｓｉｖｅｓｏｉｌ［Ｊ］．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ８（４）：２４４２５３．Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００９，２６（１１）：１４５１５１．［５］ＤＯＮＧＹＬ，ＨＡＮＪ，ＢＡＩＸＨ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆ［１５］徐超．土，廖星樾工格栅与砂土相互作用机制的拉ｔｅｎｓｉｌｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｇｅｏｇｒｉｄｗｉｔｈｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒａｎｄ拔试验研究［Ｊ］．岩土力学，２０１１，３２（２）：４２３４２８．ｔｒｉａｎｇｕｌａｒａｐｅｒｔｕｒｅｓ［Ｊ］．ＧｅｏｔｅｘｔｉｌｅｓａｎｄＸＵＣｈａｏ，ＬＩＡＯＸｉｎｇｙｕｅ．ＲｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎＧｅｏｍｅｍｂｒａｎｅｓ，２０１１，２９（２）：８３９１．ｍｅｃｈａｎｉｓｍｂｅｔｗｅｅｎｇｅｏｇｒｉｄａｎｄｓａｎｄｂｙｐｕｌｌｏｕｔ［６］ＱＩＡＮＹ，ＨＡＮＪ，ＰＯＫＨＡＲＥＬＳＫ，ｅｔａｌ．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｓ［Ｊ］．ＲｏｃｋａｎｄＳｏｉｌＭｅｃｈａｎｉｃｓ，２０１１，３２（２）：ｏｆｔｒｉａｎｇｕｌａｒａｐｅｒｔｕｒｅｇｅｏｇｒｉｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂａｓｅｃｏｕｒｓｅｓ４２３４２８．ｏｖｅｒｗｅａｋｓｕｂｇｒａｄｅｕｎｄｅｒｃｙｃｌｉｃｌｏａｄｉｎｇ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ［１６］刘飞禹，林旭，王军土颗粒级配对筋土界面抗剪．砂ＭａｔｅｒｉａｌｓｉｎＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３，２５（８）：１０１３ 特性的影响［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１３，１０２１．３２（１２）：２５７５２５８２．［７］陈榕，栾茂田，赵维，等工格栅拉拔试验及筋材摩．土ＬＩＵＦｅｉｙｕ，ＬＩＮＸｕ，ＷＡＮＧＪｕｎ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆ擦受力特性研究［Ｊ］．岩土力学，２００９，３０（４）：９６０ ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｎｓｈｅａｒｂｅｈａｖｉｏｒｏｆ９６４．ｇｅｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｓａｎｄｓａｎｄｉｎｔｅｒｆａｃｅ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌＣＨＥＮＲｏｎｇ，ＬＵＡＮＭａｏｔｉａｎ，ＺＨＡＯＷｅｉ，ｅｔａｌ．ｏｆＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３，３２（１２）：Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｐｕｌｌｏｕｔｔｅｓｔａｎｄｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ２５７５２５８２．ＲｏｃｋａｎｄＳｏｉｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｇｅｏｇｒｉｄｓ［Ｊ］．Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００９，３０（４）：９６０９６４．（中文编辑：秦瑜英文编辑：兰俊思）［８］包承纲工合成材料应用原理与工程实践［Ｍ］．．土１２８１.

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