双向塑料土工格栅拉伸特性试验研究

发布时间：2020-10-13 22:34

　　 拉伸土工格栅作为一种特殊的加筋土工合成材料,因其具有高强度、低应变、重量轻、耐酸碱、抗老化等优点已被广泛的应用于各大工程领域中,特别是用于路基加固和降低不均匀沉降有明显功效。我国对拉伸塑料土工格栅的应用和研究起步较晚,更多的偏向于对土工格栅工程应用方面的研究,而针对土工格栅本身力学特性的试验研究相对较少。针对我国土工格栅的研究现状,本文对双向塑料土工格栅进行了不同拉伸模式下的拉伸试验研究,以期待试验结果能对土工格栅在不同受力方式下的力学性能做出合理评价。本文首先对国内外学者对土工合成材料拉伸试验和拉伸特性研究成果做了总结,并对土工合成材料,土工格栅的概念、分类以及工程应用做了总结和讨论。从生产工艺的角度对拉伸土工格栅产品的拉伸机理进行了解释,同时从微观和宏观两方面对土工格栅的结构和工程特性进行了分析。本文重点通过单向拉伸、双向拉伸、全向拉伸三种试验方法对双向土工格栅进行拉伸试验研究,分析总结双向塑料土工格栅在不同受力方式下所表现出力学性能的差异。对于单向拉伸试验,主要对双向塑料土工格栅进行多肋无侧向约束、多肋有侧向约束拉伸试验,通过控制拉伸速率,研究拉伸速率对拉伸塑料土工格栅拉伸特性的影响。试验结果表明同一强度拉伸塑料土工格栅在单向受力拉伸时,拉伸强度和割线拉伸模量都随着拉伸速率的增大而增大,极限应变则随着拉伸速率的增大而减小。同一速率下拉伸,两种拉伸方式所表现出的力学性能差别较大。通过回归分析,归纳总结了一定应变下拉伸强度、拉伸模量与拉伸速率的相关性。对比拉伸后破坏的格栅发现,由于拉伸速率的不同,会出现两种破坏模式。对于双向拉伸试验,主要对双向塑料土工格栅进行在空气中和砂中施加不同轴向荷载的拉伸试验。通过控制拉伸速率,研究拉伸速率对拉伸塑料土工格栅双向受力拉伸时拉伸特性的影响。试验结果表明同一强度双向塑料土工格栅在双向受力拉伸时拉伸强度、割线拉伸模量以及极限值应变随拉伸速率变化的趋势与单向拉伸类似。对比空气中与砂中拉伸试验结果,同一强度土工格栅,相同拉伸速率下同一应变所对应的拉伸强度和拉伸模量,空气中的要比砂中的小的多,且差值随着轴向荷载的增大而增大,峰值应变变化趋势则正好相反。对于全向拉伸试验,主要对三种不同强度的双向拉伸塑料土工格栅和经编玻纤土工格栅进行拉伸试验。通过同种材料不同强度拉伸试验结果对比和同种强度两种材料拉伸试验结果对比,试验结果表明对于塑料土工格栅全向拉伸和单双向拉伸时的应力~应变曲线变化规律一致;同一应变所对应的拉伸强度和拉伸模量,全向拉伸要比单双向拉伸大的多;塑料和经编土工格栅的应力应变曲线差异较大,由于微观结构的不同经编土工格栅在拉伸时会有一个弹缓现象的出现。通过对拉伸强度和割线拉伸模量与应变之间的关系进行回归分析发现,幂回归的相关性更大。最后对三种拉伸试验结果进行汇总,对比分析不同受力方式下本试验所用材料表现出力学性能的差异,总结其变化规律,为加筋土结构的设计、施工以及现场试验数据的处理提供参考。
【学位单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU472;TU531.7
【部分图文】：

(d)加筋陡坡 (e)堤坝防渗墙 (f)岸坡防护图 1-1 土工合成材料在工程中的应用及作用近些年，虽然土工合成材料在我国各工程领域中的应用无论从数量，规模上还是施工技术方面都有着明显的突破，但是对材料本身拉伸特性的研究相对较少，特别是被广泛应用的拉伸塑料土工格栅。作为加筋材料的拉伸塑料土工格栅，其拉伸特性直接影响材料在加筋垫层中的工程作用，而材料在实际工程中所表现出的拉伸特性与材料本身的受力方式以及变形速率等有直接关系。因此，有必要对拉伸塑料土工格栅在不同受力方式和变形速率下的拉伸特性进行深入研究，合理的归纳、总结以及评价其拉伸特性，试验结果将对加筋土结构的设计和施工具有重要指导意义。1.2 国内外研究现状1.2.1 土工合成材料的拉伸试验研究

如图1-2 和图 1-3 所示。(1)定向拉伸土工格栅定向拉伸土工格栅按其拉伸方向的不同又分为单向和双向土工格栅两种。(a)单向土工格栅 (b)双向土工格栅图 1-2 两种常见塑料土工格栅拉伸塑料土工格栅的主要原料是 PP 和 HDPE 两种聚合物，单向土工格栅在制造时是在原材料板材上冲孔，然后沿长度方向拉伸制作而成；双向土工格栅制造时是在单向土工格栅制造的基础上再沿垂直长度方向进行拉伸制作而成。复层双向土工格栅是近些年研制出的新产品，由两层以上双向土工格栅捆

由于此种格栅具有多层结构的特性，当埋设在土体中对土体有着较向限制作用，同时可以使荷载均匀分布，避免产生集中荷载对结构引起坏。复层双向土工格栅的拉伸模量和抗拉强度都要比普通双向土工格栅多。由于其优越的物理结构特性，所以这种双向格栅大多用于细土或非地基的地基处理。土工格栅在制造过程中通过定向拉伸，使得肋条部分的聚合物大分子链度取向，从而很大程度上提高了格栅整体结构的抗拉强度，一般拉伸后抗拉强度是未经拉伸格栅强度的 5~10 倍，但是延伸率却较低，成形的土的延伸率一般在 10%~15%左右。(2)经编土工格栅
【参考文献】

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本文编号：2839783