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(①成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院　成都　610059)(②中國(guó)民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)集團(tuán)公司西南分公司　成都　610212)(③喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(貴州大學(xué))　貴陽(yáng)　550003)

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鋼塑凸榫土工格柵及其筋土界面特性研究*

王睿①②王雙②彭大雷③

(①成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院成都610059)(②中國(guó)民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)集團(tuán)公司西南分公司成都610212)(③喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(貴州大學(xué))貴陽(yáng)550003)

本文在鋼塑土工格柵之上輔以凸榫設(shè)計(jì)，研制出一種新型的土工格柵結(jié)構(gòu)類型，即鋼塑凸榫土工格柵。將鋼塑土工格柵和鋼塑凸榫土工格柵分別與多種不同類型的典型填料進(jìn)行室內(nèi)直剪試驗(yàn)和室內(nèi)拉拔試驗(yàn)，證明了凸榫的設(shè)置有利于筋土界面性能的改善。通過(guò)對(duì)凸榫土工格柵的破壞模型進(jìn)行理論分析，推導(dǎo)了凸榫格柵與巖土體間界面抗剪強(qiáng)度的理論公式。通過(guò)與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析表明，該理論公式求得的內(nèi)摩擦角值基本符合實(shí)際，而黏聚力則不符合實(shí)際，凸榫對(duì)黏聚力的貢獻(xiàn)值建議取2～7kPa。

鋼塑土工格柵凸榫直剪試驗(yàn)拉拔試驗(yàn)筋土界面強(qiáng)度

0　引　言

鋼塑復(fù)合土工格柵由高強(qiáng)度鋼絲通過(guò)高密度聚乙烯包裹成高強(qiáng)度條帶，采用特殊強(qiáng)化黏接的熔焊技術(shù)焊接其交接點(diǎn)而成型。鋼塑復(fù)合土工格柵破壞伸長(zhǎng)率很低(一般不大于3%)，強(qiáng)度高，蠕變量極低； 其采用的高密度聚乙烯可以確保耐酸堿及油類、抗紫外線輻射、不受水及微生物侵害； 生產(chǎn)過(guò)程中塑料表面壓制有粗糙的花紋，因而與土體的摩擦性能較好。由于鋼塑土工格柵優(yōu)良的理化性質(zhì)，因而已在工程中得到了較為廣泛的應(yīng)用。

凸榫作為一種常用的增加抗滑措施，已在擋土墻、擋浪墻中得到普遍的應(yīng)用(趙乃志等， 2005； 趙廣強(qiáng)， 2007； 杜永峰等， 2007； 盧少?gòu)┑龋?2012)。擋墻中應(yīng)用凸榫可以利用凸榫前的被動(dòng)土壓力，大幅提高基底抗滑能力，減小基礎(chǔ)埋深從而節(jié)約圬工體積，因而凸榫的設(shè)置具有較大的經(jīng)濟(jì)和實(shí)用價(jià)值。

加筋土擋墻(或邊坡)一種較為常見(jiàn)的破壞類型是筋條在土壓力或下滑力作用下被拔出，究其原因是巖土體與筋條之間摩擦力不夠，設(shè)計(jì)采用的筋條長(zhǎng)度偏短所致。因此，對(duì)現(xiàn)有土工格柵進(jìn)行類似的改進(jìn)，即在土工格柵中設(shè)置適當(dāng)密度的凸榫，可以提高格柵對(duì)巖土體的鎖固作用，增加巖土體對(duì)格柵肋條的被動(dòng)阻抗作用，從而進(jìn)一步約束土顆粒的側(cè)向位移，提高巖土體的相互作用力，增強(qiáng)筋土間的整體性，減小巖土體的變形量。凸榫的設(shè)置能增大抗拔穩(wěn)定性，在保證穩(wěn)定性前提下減小格柵用量，從而節(jié)約投資。

材料間的界面力學(xué)參數(shù)是工程設(shè)計(jì)中重要的參數(shù)，其通常由實(shí)驗(yàn)剪切試驗(yàn)和室內(nèi)拉拔試驗(yàn)確定(尹光志等， 2004； 張文慧等， 2007； 史旦達(dá)等， 2009； 徐超， 2010； 佘駿寬， 2014)，因此新型格柵結(jié)構(gòu)的適用性和有效性也可通過(guò)其與填土間的上述試驗(yàn)來(lái)反映。

本文即參考擋墻設(shè)計(jì)的思路，將工程中常用的鋼塑土工格柵上輔以凸榫設(shè)計(jì)(即鋼塑凸榫土工格柵，下同)，通過(guò)室內(nèi)直剪試驗(yàn)和室內(nèi)拉拔試驗(yàn)來(lái)分析多種不同類型填料下凸榫的設(shè)置對(duì)筋土界面摩擦性能的影響，并根據(jù)力學(xué)平衡原理推導(dǎo)了凸榫作用下筋土界面抗剪強(qiáng)度參數(shù)的理論計(jì)算公式，為鋼塑凸榫土工格柵的工程應(yīng)用打下了試驗(yàn)基礎(chǔ)和理論基礎(chǔ)。

1　凸榫設(shè)計(jì)

土工格柵上設(shè)置的凸榫需要與原格柵連接牢固，保證凸榫的剝離強(qiáng)度，同時(shí)凸榫制造工藝不能對(duì)原格柵造成損傷破壞。凸榫土工格柵上凸榫的設(shè)置采用注塑方法，即將熔融的塑料利用壓力注進(jìn)塑料制品模具中制成所需形制，不會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷，同時(shí)具有價(jià)格低廉、新舊結(jié)構(gòu)連接牢固的特點(diǎn)。

凸榫尺寸對(duì)筋土之間界面強(qiáng)度有較大影響，過(guò)小則嵌鎖能力差，對(duì)界面摩擦強(qiáng)度影響較??； 過(guò)大則制作成本高。凸榫長(zhǎng)度和寬度一般可取為25mm×25mm，厚度為4～10mm。本次試驗(yàn)所用實(shí)物及單位面積(1m2)內(nèi)的格柵典型大樣圖(圖1)。實(shí)際工程中可根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)其網(wǎng)格尺寸、凸榫大小進(jìn)行調(diào)整，以滿足工程需要。

圖1　鋼塑凸榫土工格柵實(shí)物及典型大樣圖Fig. 1　Steel-plastic tenon geogrid and its detailed drawinga. 鋼塑凸榫土工格柵實(shí)物圖； b. 鋼塑凸榫土工格柵典型大樣圖

由于本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品材料為鋼塑土工格柵，并輔以凸榫設(shè)計(jì)，因此我們將此格柵命名為“鋼塑凸榫土工格柵”(已申請(qǐng)國(guó)家實(shí)用新型專利，專利號(hào)：ZL201220619547.6)。

2　室內(nèi)試驗(yàn)研究

2.1試驗(yàn)材料

為了分析凸榫設(shè)置對(duì)筋土界面特性的影響，課題組選取了鋼塑凸榫土工格柵和鋼塑土工格柵兩種高密度聚乙烯雙向土工格柵材料，在室內(nèi)從物理結(jié)構(gòu)測(cè)試、直剪摩擦特性試驗(yàn)和拉拔摩擦特性試驗(yàn)角度，對(duì)這兩種材料的物理特性及界面作用特性進(jìn)行對(duì)比分析。

表1　試驗(yàn)用土工格柵的主要性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果Table1　Testing results of main technical specifications of geogrids in the tests

實(shí)驗(yàn)編號(hào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容組數(shù)n/個(gè)最大值xmax/mm最小值xmin/mm平均值xm/mm標(biāo)準(zhǔn)差бf/mm變異系數(shù)δG-L1拉伸筋條長(zhǎng)度48216.70185.75199.3410.0630.050G-L2橫向筋條長(zhǎng)度48163.10124.00144.4810.9660.076G-W1拉伸筋條寬度4818.2015.7016.810.4470.027G-W2橫向筋條寬度4823.4512.7516.172.8920.179G-d1拉伸筋條厚度483.051.702.250.3530.157G-d2橫向筋條厚度487.601.302.061.3010.633G-td1凸榫厚度(交接點(diǎn)處)4817.005.107.613.4990.460G-tL1凸榫厚度(肋條中部處)486.053.854.400.3600.082G-ρ1凸榫邊長(zhǎng)4826.6524.3525.500.2690.039

圖2　試驗(yàn)所用填料Fig. 2　Backfills used in the testsa. 炭質(zhì)泥巖細(xì)料； b. 炭質(zhì)泥巖粗料； c. 炭質(zhì)泥巖混合料； d. 道槽區(qū)頂面填料； e. 級(jí)配碎石料； f. 含礫粉質(zhì)黏土； g. 粗砂

試驗(yàn)所用格柵名義尺寸及強(qiáng)度如下：肋條長(zhǎng)度、寬度和厚度為200mm×18mm×2.5mm，擋條為150mm×18mm×2.5mm，密度為1.0g·cm-3，單條拉伸試驗(yàn)求得單根肋條峰值強(qiáng)度和峰值應(yīng)變(拉伸速率為50mm·min-1)平均值分別為11.4kN和2.98%。鋼塑土工格柵與鋼塑凸榫土工格柵 (圖1)除凸榫外，其他性能指標(biāo)相同。鋼塑凸榫土工格柵各指標(biāo)室內(nèi)測(cè)試結(jié)果如表1所示(鋼塑土工格柵各尺寸限于篇幅未予列出)。

表2　試驗(yàn)填土物理力學(xué)指標(biāo)Table2　Testing results of main physical and mechanical parameters of the backfills

序號(hào)特性指標(biāo)炭質(zhì)泥巖細(xì)料炭質(zhì)泥巖粗料混合料級(jí)配料含礫黏土機(jī)場(chǎng)道槽填料粗砂(1)土粒比重Gs2.6172.6532.6482.6892.6212.6812.678(2)控制粒徑d10/mm0.0950.180.470.470.170.420.32(3)不均勻系數(shù)15.7930.5640.1316.3822.3542.867.50(4)曲率系數(shù)0.512.591.382.172.232.120.64(5)最大干密度/g·cm-31.6251.8371.7882.281.562.21—(6)最優(yōu)含水量/%7.285.035.3612.8720.39.51—(7)黏聚力/kPa25.4012.3018.704.5040.802.600.00(8)內(nèi)摩擦角/(°)13.5925.4921.8741.2913.3732.4121.23

室內(nèi)直剪試驗(yàn)及室內(nèi)拉拔試驗(yàn)所用巖土材料為六盤(pán)水月照機(jī)場(chǎng)實(shí)際工程填料及月照機(jī)場(chǎng)機(jī)場(chǎng)高速公路填料，包括炭質(zhì)泥巖細(xì)料、炭質(zhì)泥巖粗料、炭質(zhì)泥巖混合料、道槽區(qū)頂面填料、級(jí)配碎石料、含礫粉質(zhì)黏土及粗砂等7種(圖2)。對(duì)于所選填料參照《公路土工試驗(yàn)規(guī)程 JTG E40-2007》(中華人民共和國(guó)交通部， 2007)進(jìn)行了一系列常規(guī)室內(nèi)土工試驗(yàn)分析(包括擊實(shí)實(shí)驗(yàn)、顆粒分析和直剪試驗(yàn)等)，試驗(yàn)結(jié)果(表2)。

研究表明，室內(nèi)拉拔試驗(yàn)比室內(nèi)直剪試驗(yàn)更能代表筋土工程的真實(shí)工作狀況(張波等， 2005； 楊廣慶等， 2006)。因此本次試驗(yàn)中，直剪試驗(yàn)只選取炭質(zhì)泥巖粗粒和細(xì)料為代表進(jìn)行試驗(yàn)，而對(duì)于拉拔試驗(yàn)則對(duì)所有7種填料都進(jìn)行。

2.2室內(nèi)直剪試驗(yàn)

本次試驗(yàn)在貴州大學(xué)喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室大型直剪儀上完成，上部為100cm×50cm×32cm(長(zhǎng)×寬×高、厚度1.2cm)的剛性盒子，直剪板為130cm×52cm×1.6cm。室內(nèi)直剪試驗(yàn)所用填料取自六盤(pán)水月照機(jī)場(chǎng)土面區(qū)現(xiàn)場(chǎng)填料，再用1cm方孔篩進(jìn)行篩分，劃分為粗料和細(xì)料(圖2)。試驗(yàn)上覆壓力選用50kPa、100kPa、150kPa、200kPa，密實(shí)度為90%，采取位移控制，剪切速率為1mm·min-1， 水平位移采用百分表位移計(jì)量測(cè)。試驗(yàn)步驟簡(jiǎn)要如下：

(1)在直剪板上用鋼條固定試樣，擰緊螺絲，防止試樣與直剪板之間相對(duì)滑動(dòng)。

(2)在直剪板上部的盒內(nèi)分層壓實(shí)填入填料，依次放上加荷頂蓋和百分表，施加法向壓力后，固結(jié)3h。

(3)調(diào)整水平加荷裝置，先進(jìn)行預(yù)拉，使水平拉桿和剪切板相連較好。

(4)連續(xù)剪切，當(dāng)位移量達(dá)60mm 時(shí)即可停止試驗(yàn)。

圖3　室內(nèi)剪切試驗(yàn)得到的剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線Fig. 3　Relationships between shear stresses and shear displacements in laboratory direct shear testsa. 凸榫格柵與細(xì)料； b. 凸榫格柵與粗料

(5)換試樣，施加不同的法向壓力，重復(fù)①～④步驟完成試驗(yàn)。

室內(nèi)試驗(yàn)得到的凸榫格柵與填料剪應(yīng)力與剪切位移、剪應(yīng)力與法向應(yīng)力間關(guān)系曲線(圖3)(不帶凸榫格柵的試驗(yàn)結(jié)果與之類似，限于篇幅此處不予列出)，求得的各格柵與各填料間界面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)(表3)。

表3　室內(nèi)直剪試驗(yàn)結(jié)果Table3　Results of laboratory direct shear tests

填土類型填土參數(shù)凸榫格柵界面參數(shù)無(wú)凸榫格柵界面參數(shù)凸榫貢獻(xiàn)值界面摩擦系數(shù)比界面摩擦系數(shù)提高率c/kPaφ/(°)c/kPaφ/(°)c/kPaφ/(°)Δc/kPaΔφ/(°)凸榫格柵無(wú)凸榫格柵炭質(zhì)泥巖細(xì)料25.4013.5928.9016.2926.4814.832.421.461.211.1010.37%炭質(zhì)泥巖粗料12.3025.4940.3922.1038.7020.951.691.150.850.806.06%

顯然，剪切試驗(yàn)中剪應(yīng)力隨位移的增加而單調(diào)遞增趨勢(shì)，即筋土界面強(qiáng)度為應(yīng)變硬化型； 設(shè)置凸榫后筋土界面間黏聚力及內(nèi)摩擦角均有所增加，反映出設(shè)置凸榫后筋土間摩擦性能能到改善。經(jīng)計(jì)算，細(xì)料和粗料內(nèi)摩擦角提高率(定義為凸榫格柵筋土界面內(nèi)摩擦角正切值與無(wú)凸榫格柵筋土界面內(nèi)摩擦角正切值之差，再除以無(wú)凸榫筋土界面內(nèi)摩擦角正切值，下同)分別為10.37%和6.06%。

表4　室內(nèi)拉拔試驗(yàn)結(jié)果Table4　Results of laboratory pull-out tests

填土類型填土參數(shù)凸榫格柵界面參數(shù)格柵界面參數(shù)凸榫貢獻(xiàn)值界面摩擦系數(shù)比界面摩擦系數(shù)提高率/%c/kPaφ/(°)c/kPaφ/(°)c/kPaφ/(°)Δc/kPaΔφ/(°)凸榫格柵無(wú)凸榫格柵細(xì)粒土25.4013.5929.1510.0521.937.277.222.780.730.5338.92粗粒土12.3025.4918.5920.5413.4618.605.131.940.790.7111.33混合料18.7021.8724.7016.1019.3814.225.321.880.720.6313.90級(jí)配碎石料4.5041.2911.1036.596.9034.514.202.080.850.787.98含礫黏土40.813.3735.3610.9428.478.916.892.030.810.6623.29道槽填料(碎石土)2.6032.4110.2427.815.5526.204.691.610.830.787.19粗砂021.235.0418.793.0016.542.042.250.880.7614.57

2.3室內(nèi)拉拔試驗(yàn)

室內(nèi)拉拔試驗(yàn)采用自制的拉拔試驗(yàn)裝置，其主要由試驗(yàn)槽、垂直加載設(shè)備和水平加載設(shè)備組成。試驗(yàn)槽尺寸為1000mm×500mm×500mm(長(zhǎng)×寬×高)，采用12mm 厚的鋼板用? 16mm的螺絲連接而成，上下盒開(kāi)縫高度選擇1cm； 垂直荷載采用液壓千斤頂通過(guò)反力架施加壓力，水平拉拔采用液壓千斤頂施加拉拔力； 水平位移采用行程為100mm的大量程百分表，精度為0.01mm，采用位移速率2mm·min-1控制實(shí)驗(yàn)過(guò)程。布設(shè)比直剪盒寬度小5cm的土工格柵并采用夾具將土工格柵一端固定，填土采用人工分5層擊實(shí)，密實(shí)度控制在90%。試驗(yàn)步驟如下：

(1)將試驗(yàn)箱體、導(dǎo)向桿和導(dǎo)向滑輪安裝就位，使槽口水平拉桿在同一水平位置。

(2)將土樣2層填入試驗(yàn)槽中，使下部箱體的密實(shí)度達(dá)到要求，在填料平面上平鋪格柵，繼續(xù)分3層碾壓，使試樣上下部都達(dá)到密實(shí)度要求，蓋上頂板，施加正壓力并保持不變。

(3)給格柵按上夾具并夾緊，調(diào)整拉桿與夾具的距離，使拉拔力為零，安裝行程為100mm的百分表，并記錄好初始值，開(kāi)始均勻地將試驗(yàn)槽里的格柵往外拉拔，拔出位移為32mm停止實(shí)驗(yàn)。

(4)改變加筋材料以及正壓力的大小，重復(fù)上述①～③步驟，并做好實(shí)驗(yàn)記錄，及時(shí)整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

采用上述試驗(yàn)得到的凸榫格柵與求得的鋼塑凸榫格柵與炭質(zhì)泥巖細(xì)料及粗料的剪應(yīng)力與剪切位移、剪應(yīng)力與法向應(yīng)力間關(guān)系曲線(圖4)(不帶凸榫格柵的試驗(yàn)結(jié)果與之類似，限于篇幅此處不予列出)，各格柵與各填料間界面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)(表4)。顯然，剪切試驗(yàn)中剪應(yīng)力隨位移的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，即筋土界面強(qiáng)度為應(yīng)變軟化型，這也與已有試驗(yàn)結(jié)果相一致(尹光志等， 2004； 張文慧等， 2007； 史旦達(dá)等， 2009)。對(duì)比分析可知，設(shè)置凸榫后筋土界面間黏聚力及內(nèi)摩擦角均有所增加，反映出凸榫有利于筋土間摩擦性能的改善。

拉拔試驗(yàn)中界面摩擦系數(shù)比(定義為界面與填料內(nèi)摩擦角的正切值之比)(Bakeer et al.，1998)是工程實(shí)際中常用的參數(shù)。本次試驗(yàn)中(表4)，凸榫格柵與粗粒料的變化區(qū)間大約為0.8～0.88，細(xì)粒料大約為0.72～0.81； 無(wú)凸榫格柵與粗粒料的變化區(qū)間大約為0.71～0.78，細(xì)粒料大約為0.53～0.66。對(duì)于內(nèi)摩擦角值的提高率，試驗(yàn)結(jié)果顯示其值為7.19%～38.92%。

上述室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果顯示，無(wú)論土工格柵是否帶凸榫，其與各類填土間的內(nèi)摩擦角總體來(lái)說(shuō)小于填料內(nèi)摩擦角，而黏聚力大部分則相反。因室內(nèi)直剪試驗(yàn)和室內(nèi)拉拔試驗(yàn)作用機(jī)理不同(Chu et al.，2005)，造成直剪試驗(yàn)得到的筋土界面參數(shù)總體來(lái)說(shuō)更高，這與已有成果相符(孟凡祥等， 2009)。

圖4　室內(nèi)拉拔試驗(yàn)得到的剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線Fig. 4　Relationships between shear stresses and shear displacements in laboratory pull-out testsa. 凸榫格柵與細(xì)料； b. 凸榫格柵與粗料

3　凸榫的抗剪作用分析

對(duì)于沒(méi)有設(shè)置凸榫的土工格柵，拉拔荷載作用下筋土間發(fā)生相對(duì)位移時(shí)破壞面必然沿著筋土表面。而當(dāng)在土工格柵上設(shè)置凸榫，若凸榫足夠牢固不會(huì)發(fā)生剪切破壞，由于凸榫的嵌固作用使得格柵在拉拔力作用時(shí)破壞面并不會(huì)完全沿著筋土接觸面，而是存在“爬坡效應(yīng)”，即破壞面為如圖5 所示的折線(理論上可能沿著凸榫頂部相連形成的平面，即主要沿著填土內(nèi)部，因筋土界面強(qiáng)度通常低于填土，因而此破壞面不是最危險(xiǎn)的)。

圖5　凸榫格柵筋土界面潛在破壞面的受力分析Fig. 5　Mechanical analysis on potential failure surface between tenon geogrid and backfill

上述破壞面與巖體中起伏結(jié)構(gòu)面在剪切作用下形成的破壞面類似，并已被試驗(yàn)證實(shí)(Patton， 1966)。破壞面的強(qiáng)度可用如下公式描述(孫廣忠， 1979)：

其中，φ和c分別為無(wú)凸榫時(shí)筋土界面的內(nèi)摩擦角和黏聚力；β為爬坡角(圖5)。顯然，相對(duì)于無(wú)凸榫的土工格柵筋土界面參數(shù)，內(nèi)摩擦角和黏聚力變化值分別為：

式中，td、d和l分別代表土工格柵凸榫厚度、格柵肋帶厚度、格柵縱向網(wǎng)格尺寸的一半。由于上式中，β為正值，因此設(shè)置凸榫后內(nèi)摩擦角會(huì)增加； 而β較小，因此上式反映出的黏聚力則降低，與實(shí)際不符。

室內(nèi)試驗(yàn)中，凸榫土工格柵中交接點(diǎn)處凸榫厚度td為5.1～17.0mm，平均值為7.61mm； 肋條中部點(diǎn)處凸榫厚度td為3.85～6.05mm，平均值為4.4mm； 縱向筋條厚度d為1.7～3.05mm，平均值為2.25mm； 縱向筋條網(wǎng)格尺寸為185.75～216.7mm，平均值2l為199.34mm。顯然，交接點(diǎn)與肋條中部處凸榫各占一半，因此凸榫總體厚度td最小值、最大值及平均值可分別認(rèn)為等于4.475mm、11.525mm、6.005mm。由上述數(shù)據(jù)可求得設(shè)置凸榫后內(nèi)摩擦角增加值均為(即β值)0.75～6.04°，平均值為2.16°。

由試驗(yàn)結(jié)果可知，無(wú)論是直剪試驗(yàn)還是拉拔試驗(yàn)，凸榫對(duì)內(nèi)摩擦角值的理論貢獻(xiàn)值與實(shí)測(cè)值相差較小，且都處于上述求得的變化值區(qū)間內(nèi)(0.75°～6.04°)，這表明運(yùn)用本理論求得的內(nèi)摩擦角值是基本符合實(shí)際的。

對(duì)于黏聚力，理論值與實(shí)際不符，這可能是本模型假定的破壞面與實(shí)際有一定的差別，加之筋土界面強(qiáng)度參數(shù)影響因素眾多，單一簡(jiǎn)單的模型難以準(zhǔn)確地對(duì)其描述所致。由上述試驗(yàn)可知，凸榫對(duì)黏聚力的貢獻(xiàn)大約為2～7kPa，且其對(duì)細(xì)料黏聚力的貢獻(xiàn)大于粗料，因而工程中黏聚力的增加值可根據(jù)上述試驗(yàn)取2～7kPa，且對(duì)于粗料取低值，對(duì)于細(xì)料取高值。

4　結(jié)　論

本文針對(duì)自行設(shè)計(jì)的鋼塑凸榫土工格柵進(jìn)行了多種代表性填料的室內(nèi)直剪試驗(yàn)和室內(nèi)拉拔試驗(yàn)，并對(duì)凸榫的抗剪作用進(jìn)行了理論分析，得出以下認(rèn)識(shí)：

(1)鋼塑凸榫土工格柵上凸榫的設(shè)置有利于改善筋土界面的摩擦特性。本次試驗(yàn)表明凸榫對(duì)筋土界面黏聚力貢獻(xiàn)值大約為2～7kPa，且對(duì)于粗料的貢獻(xiàn)低于細(xì)料； 凸榫對(duì)內(nèi)摩擦角的貢獻(xiàn)值約為1°～2.5°； 凸榫對(duì)界面內(nèi)摩擦角值的提高率大約為6%～30%。

(2)無(wú)論格柵是否帶凸榫，室內(nèi)直剪試驗(yàn)中筋土界面強(qiáng)度均為應(yīng)變硬化型，而室內(nèi)拉拔試驗(yàn)顯示其均為應(yīng)變軟化型，表明不同試驗(yàn)下筋土界面的摩擦機(jī)理有所不同。

(3)對(duì)鋼塑凸榫土工格柵拉拔破壞模型進(jìn)行理論分析表明，凸榫對(duì)筋土界面內(nèi)摩擦角的貢獻(xiàn)值可用爬坡角來(lái)計(jì)算，而對(duì)黏聚力的貢獻(xiàn)值則可采用上述經(jīng)驗(yàn)值。

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STEEL-PLASTIC TENON GEOGRID AND ITS INTERACTION CHARACTERISTICS WITH BACKFILLS

WANG Rui①②WANG Shuang②PENG Dalei③

(①CollegeofEnvironmentandCivilEngineering，ChengduUniversityofTechnology，Chengdu610059)(②SouthwestBranchofChinaAirportConstructionGroupCorporationofCAAC，Chengdu610212)(③KeyLaboratoryofKarstEnvironmentandGeohazardPrevention，MinistryofEducation，GuizhouUniversity，Guiyang550003)

In this paper， a new type of geogrid structure named steel-plastic composite tenon geogrid is designed by attaching tenon to steel-plastic geogrid. Laboratory direct shear tests and pull-out tests between various typical backfills and geogrid and tenon geogrid are carried out respectively. The test results demonstrate that the tenon is useful to improve the mechanical characteristics between geogrid and backfills. Damage model between tenon geogrid and soils is analyzed. A simple theoretical formula describing the interaction shear strength is deduced. Comparisons between laboratory test results and theoretical results indicate that the friction angle based on the formula calculations coincides with that of the test results， although the cohesion is far different from the that of the test results. Based on the test results， the value of tenon’s contribution to cohesion is recommended to be 2 kPa to 7 kPa．

Steel-plastic geogrid， Tenon， Direct shear test， Pull-out test， Interaction strength between geogrid and soils

10.13544/j.cnki.jeg.2016.03.008

2015-01-05;

2015-04-09.

中國(guó)民航機(jī)場(chǎng)建設(shè)集團(tuán)公司科技及基礎(chǔ)研發(fā)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：jsrdkyn201011)資助.

王睿(1977-)，男，博士生，高級(jí)工程師，主要從事機(jī)場(chǎng)巖土工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)工作. Email: wrbeyond@163.com

TU473

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