土工格柵的直剪試驗試驗結果與分析

一般外用于測定土工合成材料與土之間的界面特性的方法有直剪摩擦試驗和拉拔試驗。隨著土工合成材料技術的發展，各種高強度的土工合成材料，如單向土工格柵、經編土工格柵得到了廣泛的應用，填料種類也有所改變。
下文為了掌握土工格柵這類網孔筋材與填料的界面特性，密切結合工程實際，選取工程中常用的TGDG130型單向聚乙烯土工格柵，CATT雙向聚丙烯土工格柵作為加筋材料，以依托工程現場土作為填料，采用直剪摩擦試驗研究影響土工格柵與填料的界面特性因素，對所得到試驗結果進行評價，并探討了不同格柵與填料在剪切速度對界面剪應力峰值強度的影響，為工程設計或數值分析提供較為的參數。
 
   土工格柵的直剪試驗試驗結果與分析：

1、壓實度對界面特性的影響

   從試驗結果得到壓實度大小對填土和筋土界面抗剪強度有較大的影響，主要表現在粘聚力、內摩擦角的變化，壓實度從90%提高到93%，未加筋土體內摩擦角、粘聚力值分別提高了1.68和1.6，加筋土體內摩擦角、粘聚力值分別提高了-1.21和4.92，筋土界面的內摩擦角提高幅度較填土體大。由于壓實度越大土顆粒與土工格柵表面接觸緊密，增大顆粒與土工格柵之間的接觸面，同時也提高了土工格柵網孔之間土體的密實度，因此，內摩擦角隨著壓實度增加而提高，而粘聚力變化規律難以判定。

2、土工格柵孔徑對界面特性的影響

   試驗結果得到不同孔徑土工格柵的界面參數大小，由試驗結果可以看出：土工格柵孔徑對界面特性確實有影響。孔徑與粘聚力的關系不明顯與摩擦角的關系存在一定規律，有一個*孔徑就試驗的4種格柵孔徑，孔徑為15cm時，筋土界面的摩擦角zui大。所試驗的填料d50為7.5mm，從試驗中可以看出土工格柵孔徑與筋土界面摩擦角的關系，當土工格柵孔徑比值大于0.075以后，筋土界面摩擦角降低很快，當比值在0.04和0.075之間時，可以獲得較大的摩擦角。某一種級配填料可以找到一種合適孔徑的土工格柵進行加筋，獲得*效果。在實際工程應用時，應當注意土顆粒粒徑與格柵孔徑的匹配，在設計時，可采用d50土工格柵孔徑之比作為設計控制指標之一，取值大小在0.05左右。

3、含水量對界面特性的影響

    加筋土工程不可避免會受到水的影響，大量的工程實踐表明，加筋土工程病害與填土含水量變化密切相關。本次試驗考慮了三個不同含水量的情況，其大小分別為7.32%、10%、12%，其中7.32%為土體的*含水量，土工格柵采用孔徑為15cm。從剪切的過程來看，只有含水量為12%的土體在加載的過程，土體中有水從直剪盒的底部以及中間開封滲出，說明該土體含水量為12%的時候，土體接近飽和，因此對于研究土體在飽和狀態的條件下的界面強度有很重要的參考價值。無論是填土還是布置土工格柵以后加筋土體，界面內摩擦角隨著含水量的增加而降低，當含水量超過10%以后，降低幅度明顯增大。填土在*含水量7.32%的時候內摩擦角高達35.8°，當土體含水量增加到12%時，內摩擦角降到27°。

4、填土壓實度和含水量、土工格柵孔徑均對筋土界面強度有影響
 
   填土壓實度越大，界面摩擦角越大；填土含水量越高，界面摩擦角越小；存在一個*的土顆粒粒徑與格柵孔徑的匹配，獲得zui大的界面摩擦角，就試驗的情況，當土工格柵孔徑比值在0.05左右時*。筋土界面摩擦角通常稍小于土體內摩擦角。除高含水量為12%情況外，一般情況下，摩擦系數比基本介于0.82到0.95之間，與國內外的有關試驗結果基本一致。填土含水量對筋土界面摩擦角有重要影響。就試驗的情況，填土接近飽和時，筋土內摩擦角降低18.5%，摩擦系數比為0.51。因此，應重視加筋土工程的排水，在潮濕多雨地區或高液限粘土作為填土材料時，應根據筋土界面摩擦試驗，確定筋土界面強度參數，或采用低的界面摩擦系數。