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不同剪切速率和孔径下立体格栅筋土界面剪切特性

熊勃 童艳光 何江荟

熊勃, 童艳光, 何江荟. 不同剪切速率和孔径下立体格栅筋土界面剪切特性[J]. 岩土工程技术, 2023, 37(4): 470-474. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.017
引用本文: 熊勃, 童艳光, 何江荟. 不同剪切速率和孔径下立体格栅筋土界面剪切特性[J]. 岩土工程技术, 2023, 37(4): 470-474. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.017
Xiong Bo, Tong Yanguang, He Jianghui. Direct Shear Behavior of Three-dimensional Geogrids-soil Interface with Different Square Apertures under Various Shear Rates[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2023, 37(4): 470-474. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.017
Citation: Xiong Bo, Tong Yanguang, He Jianghui. Direct Shear Behavior of Three-dimensional Geogrids-soil Interface with Different Square Apertures under Various Shear Rates[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2023, 37(4): 470-474. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.017

不同剪切速率和孔径下立体格栅筋土界面剪切特性

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.017
基金项目: 国家自然科学基金(51878402)
详细信息
    作者简介:

    熊 勃,男,1981年生,汉族,江西高安人,博士,教授级高级工程师,注册土木工程师(岩土),主要从事岩土工程设计及相关研究工作。E-mail:43352304@qq.com

  • 中图分类号: TU 41

Direct Shear Behavior of Three-dimensional Geogrids-soil Interface with Different Square Apertures under Various Shear Rates

  • 摘要: 为研究横肋加厚的三维立体土工格栅孔径对筋土界面直剪特性的影响,利用3D打印技术制作出不同规格的三维立体土工格栅,将格栅孔径(25 mm×25 mm 、35 mm×35 mm、45 mm×45 mm)、竖向应力(30 kPa、60 kPa、90 kPa)、剪切速率(0.5 mm/min、1 mm/min、2 mm/min)作为试验参数,通过室内大型直剪仪进行单调直剪试验,对以上三种因素影响下的筋土界面剪切特性进行研究。结果表明:3种孔径格栅中,35 mm×35 mm孔径格栅的筋土界面峰值剪应力、内摩擦角最大;随着剪切速率倍增,峰值剪应力变化幅度较小,3种不同剪切速率对应的峰值剪应力之间的相对变化率处于−4%~11%;竖向应力越大,峰值剪应力越大,筋土界面峰值剪应力相对变化率大于20%,表明竖向应力对筋土界面剪切特性影响明显。

     

  • 图  1  HM-5780室内大型直剪仪

    图  2  3D打印三维立体土工格栅

    图  3  三维立体格栅筋土界面剪切应力–剪切位移曲线

    图  4  三维立体土工格栅筋土界面峰值剪应力包络曲线图

    图  5  立体格栅在不同剪切速率下剪切应力–剪切位移曲线

    图  6  三维立体格栅的剪切应力–剪切位移曲线

    图  7  三维立体格栅界面最终剪胀量

    表  1  三维立体式土工格栅物理力学特性

    单位面积质量/(g·m−2最大伸长率/%极限抗拉强度/(kN·m−1
    505212.5
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    表  2  砂土的物理性质参数

    最大孔隙比emax最小孔隙比emin中值粒径D50/mm不均匀系数Cu曲率系数Cc比重Gs最小干密度ρdmin/(g·cm−3最大干密度ρdmax/(g·cm−3
    0.680.390.565.991.012.661.511.814
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    表  3  直剪试验方案

    试验类型剪切位移
    /mm
    格栅孔径
    /mm
    竖向应力
    /kPa
    剪切速率
    /(mm·min−1)
    单调直剪试验25300.5
    6035601
    45902
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    表  4  三维立体土工格栅筋土界面似黏聚力和内摩擦角

    格栅孔径/mm似黏聚力c/kPa内摩擦角φ/(°)
    25×2527.1222.8
    35×3518.7142.6
    45×457.8140.7
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    表  5  45 mm×45 mm孔径立体格栅在不同剪切速率下峰值剪应力比较

    竖向应力
    /kPa
    剪切速率
    /(mm·min−1)
    峰值剪应力
    /kPa
    相对变化率/%
    300.533.84
    132.63−3.58
    231.98−1.99
    600.562.06
    161.22−1.35
    258.98−3.65
    900.575.59
    184.0511.19
    291.148.43
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    表  6  25 mm×25 mm孔径立体格栅在不同竖向应力下峰值剪应力比较

    剪切速率
    /(mm·min−1)
    竖向应力
    /kPa
    峰值剪应力
    /kPa
    相对
    变化率/%
    0.53034.86
    6059.6671.16
    9096.9362.47
    13039.36
    6053.6136.21
    9064.8420.95
    23043.51
    6055.8428.33
    9089.3860.06
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-06-21
  • 修回日期:  2023-02-11
  • 录用日期:  2023-03-02
  • 刊出日期:  2023-08-08

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