可液化土中格栅加筋土挡墙地震变形特性大型振动台试验

发布时间：2020-07-12 11:05

【摘要】：为了研究地震中饱和回填砂里土工格栅加筋土刚性挡墙的变形特性以及土工格栅在加筋结构里的抗震作用,建立了土工格栅加筋和无格栅加筋的土墙结构模型,并展开振动台试验研究。通过量纲分析理论的Froude常数推定加筋土墙体结构和未加筋墙体结构的几何相似比以及其他变量的相似设计,采用地震侧胀仪测试模型场地剪切波速;考虑地震动强度影响,测试了2个模型的墙体侧向水平变形反应特征、回填土表面沉降和孔隙水压力特性,并得到格栅加筋墙体地震残余变形与超静孔隙水压力比的关系。研究结果表明:加筋墙体地震侧向变形和加筋区回填土表面沉降因土工格栅的存在而显著降低,墙体变形呈现类似倾斜并带有屈曲外鼓的变形模式;土工格栅的存在消减了加筋区孔隙水压力的增长。
【图文】：

模型测试,设备

最大加速度为±１．０ｇ，工作频率为０．１～５０Ｈｚ。笔者所在的课题组自主开发了９８通道动态信号采集系统，通过合理的传感器布置可以同时测量出墙体与填土加速度、墙体与土工格栅应变、墙体水平位移、填土表面沉降、回填土孔隙水压力、墙背动土压力和格栅应变等，配备德国、日本进口的加速度计和位移计，以及中国产的土压力计、应变计和孔压计。试验在自主研制的３．５ｍ（纵向）×２．０ｍ（横向）×１．７ｍ（竖向）的１５层叠层剪切型模型土箱上进行［８］。模型测试设备如图１所示。图１模型测试设备Ｆｉｇ．１ＭｏｄｅｌＴｅｓｔＥｑｕｉｐｍｅｎｔ２试验模型２．１相似比设计根据模型结构和模型土不同的特点，加筋墙体以长度、弹性模量、加速度为基本物理量，模型土以２６中国公路学报２０１４年

颗粒级配曲线,颗粒级配曲线,细砂

ｋＮ·ｍ－１的拉力。格栅布置间距为１５ｃｍ，加筋长度为７０ｃｍ，与加筋墙体等高；制作加筋模型时将格栅的一端嵌入面板现浇于一起，模拟实际工程中格栅嵌入式的加筋墙体。回填砂土采用南京细砂，试验中采用水沉法制备，相对密实度控制为５５％，模型里的孔隙水采用与原型孔隙水一致的粘滞系数，平均粒径Ｄ５０为０．１６ｍｍ，不均匀系数为２．３１，曲率系数为１．０７，渗透系数为５．５×１０－５ｍ·ｓ－１，最大孔隙比为１．１５，最小孔隙比为０．６２。图２为试验砂颗粒级配曲线。图２试验细砂颗粒级配曲线Ｆｉｇ．２ＧｒａｉｎＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＦｉｎｅＳａｎｄｉｎＭｏｄｅｌＴｅｓｔ２．３模型土的制备为了结构的稳定性和消除各加载工况的影响，墙前和墙底粘土地基的铺设按照原型地基的标准，取土进行共振柱试验，测得其剪切模量为１０ＭＰａ，相当于２５ＭＰａ的弹性模量。试验模型土的安装难点是控制墙后回填砂土的密实度，回填砂在模型箱２７第９期王丽艳，等：可液化土中格栅加筋土挡墙地震变形特性大型振动台试验

仪器埋设,墙后填土,动土压力,试验模型

，试验目标是将模型箱里回填砂土相对密实度控制在５５％左右。先根据控制的相对密实度和试验细砂的最大、最小孔隙比算出自然孔隙比，从而可计算出模型箱里所需要的砂土固体体积ＶＳ和砂的孔隙体积ＶＶ；接着按最大孔隙比推出装砂试验车里的砂土固体体积ＶＳ１；最后得出模型箱里回填土总共需要的试验车数。２．４传感器布置本文采用的振动台模型和仪器埋设位置如图３所示，图３（ａ）为格栅加筋土挡墙结构，简称为ＲＷ；图３（ｂ）为无格栅加筋墙体结构，简称为ＵＲＷ。图４为试验模型安装和仪器埋设实物图片。图３２个振动台试验模型（单位：ｃｍ）Ｆｉｇ．３ＴｗｏＳｈａｋｉｎｇＴａｂｌｅＴｅｓｔＭｏｄｅｌｓ（Ｕｎｉｔ：ｃｍ）观测面的传感器布置：１１个中国产水平加速度计安置在加筋填土内部、回填砂土里以及墙体外侧表面，其中每层格栅加筋土里安置１个（Ａ１－１～Ａ１－５），加筋区外回填土里安置３个（Ａ２－１，Ａ２－３和Ａ２－５），墙外侧面安置了３个进口加速度计（Ａ３－１，Ａ３－３和Ａ３－５）；５个水平位移计（ＤＨ１～ＤＨ５）用以测试墙体侧向变形动力响应，２个竖向位移计（ＤＶ１和ＤＶ２）记录加筋区和非加筋区填土表面沉降，均为进口的激光位移计；８个中国产孔压计安置在加筋区土和未加筋土里以测试填土里的孔隙水压力时程反应，其中每层格栅加筋土里安置１个（Ｗ１－１～Ｗ１－５），加筋区外回填土里安置３个（Ｗ２－１，Ｗ２－３和Ｗ２－５）；５个中国产土压力计安装在墙体内侧面用图４试验模型安装和仪器埋设Ｆｉｇ．４Ｉｎｓｔａｌｌ

【参考文献】