整理不同加荷速率的双向土工格栅与黏土力学特性试验研究.docx

1、整理不同加荷速率的双向土工格栅与黏土力学特性试验研究不同加荷速率的双向土工格栅与黏土力学特性试验研究2010年6月第6期总第442期水运工程Port&WaterwayEngineeringJun.2010No.6SefialNo.442(上海海事大学海洋环境与工程学院,上海200135)摘要:以粉质黏土为填料,以双向土工格栅为加筋材料,通过3种不同速率下的直剪与拉拔试验,对比分析了直剪与拉拔试验加筋黏土的力学性能指标特性,研究了加荷速率对力学性能指标的影响.结果表明:拉拔试验得到的力争生能指标比直剪试验低.随着加荷速率从0.53mmin一1_33ml11/min一2.67mm/min的

2、增加,直剪摩擦相应的C以4kPa左右的增量变化,以3.左右的增量变化.而试样的拉拨摩擦随着拉拔速度的增加,相应的c值以5kPa左右的增量变化,以一1.左右的增量变化.直剪试验随着加荷速率的增加,相应的c,均增大.而试样的拉拔试验随着加荷速率的增加,相应的c值增大,却减,J,.关键词:直剪试验;拉拔试验;加荷速率;力学性能指标中图分类号:Tu472.3+4文献标志码:A文章编号:10024972(2010)06000504Testandresearchontheindexofmechanicalperformanceofbiaxialgeogridandclayunderdifferenttes

3、tspeedsLIUWenbai.HUANGTiantong(CollegeofOceanEnvironmentandEngineering,ShanghaiMaritimeUniversity,Shanghai200135,China)Abstract:Basedonthedirectsheartestandpullouttestofreinforcedsoilcomposedofsiltyclayandbiaxialgeogridunderthreedifferenttestspeeds,thecomparativeanalysisoftheindexofmechanicalperform

4、anceofthereinforcedclayindirectsheartestandpull-outtestisconducted,andtheimpactofthetestspeedontheindexofmechanicalperformanceisstudied.ItisfoundthattheindexCgainedtheincrementof4kPaandshowedthattheincrementof3.withthetestspeedisamong0.53mm/minand1.33mm/minand2.67mm/mininthedirectsheartest,whilethei

5、ndexCgainedtheincrementof5kPaandshowedtheincrementof-1.inthepullouttest.BoththeindicesofCandincreasedasthetestspeedincreasedinthedirectsheartestwhereastheindexofCincreasedbutdecreasedinthepull-outtest.Keywords:directsheartest;pull-outtest;rateofloading;indexofmechanicalperformance筋材与填料之间的力学性能指标是影响加筋

6、土工程设计的重要因素,而加荷速率对加筋土的力学性能指标有重要影响.许多国内外的学者对此问题进行了研究,Lopes(1996)】通过加筋砂土的拉拔试验得出了抗剪强度随加荷速率增大而增大的结论.余建(2002)r21通过黏性土与钢塑复合筋带的直剪试验也得到了抗剪强度随加荷速率增加而增大的结果.但是,在其他试验条件下取得收稿日期:20100126基金项目:上海市教育委员会科研项目(07ZZ99);上海海海事大学校级重点学科建设项目(A290209002);浙江省科技计划面上项目f2008C23023)作者简介:刘文白(1955一),男,博士,主要从事岩土工程和港口结构工程方面的教学与研究工作.?6?

7、水运工程的试验结果与此有一定的出人,Tan(1998)31在做砂土与土工织物的扭剪试验中,发现剪切速率对筋土界面的抗剪强度影响不大.史旦达等通过试验,得到了砂土一双向格栅受拉拔速率影响不大,黏性土一单向格栅受拉拔速率影响较大的结论.目前,关于拉拔或剪切速率对筋土界面强度的影响,国内外已经做出许多有意义的工作与研究l5I.但许多试验大都是针对某一类型试验进行的.因此,针对加荷速率进行系统的加筋土直剪与拉拔试验研究,显得很有必要.采用双向土工格栅为加筋材料,以粉质黏土为填料,在不同法向应力下,进行不同加荷速率的直剪与拉拔试验,研究加荷速率变化对加筋黏土力学性能指标特性的影响.1加筋黏土试验试验采用

8、某土壤仪器厂生产的TZY-1型土工合成材料综合测定仪,仪器可用于进行土工合成材料的力学特性试验和土与织物相互作用特性试验.试验装置包含了可以进行直剪试验与拉拔试验的组合式剪切盒子(有200mmx200mm,100mm100mm两种);可以控制水平加荷速率,从0.07ram/rain到8.67mm/min共12档位(图1).图1试验设备试验土样为粉质黏土,含水率W=22.5%,密度p=l830kg/m,液限WL=35,塑限Wp=21,塑性指数=14,液性指数IL=o.77.试验采用双向土工格栅,横纵向抗拉强度均为30kN?m,低应变(O.5%)下的径向刚度为390kN/m,孔眼尺寸为40mmx4

9、0mm.试验采用直剪摩擦试验和拉拔摩擦试验,试验方法如图2所示.直剪摩擦试验中样本在剪切盒中的有效面积为200mmxl00mm.拉拔摩擦试验中格栅大小采用200mmxl00mm,样本在剪切盒中的有效面积为200mmxl00mm.根据文献6,对于直剪摩擦试验,加荷速率一般为0.2-3.0mm/min;对于拉拔摩擦试验,加荷速率的控制范围一般在0.120mm/min.因此,试验中加荷速率采用0.53,1.33,2.67ram/rain3个不同的速率,在or=100kPa,150kPa及200kPa下,测定相应的剪切强度峰值丁,将试验结果汇总成表,绘制曲线.3a)直剪摩擦试验1.土样;2.筋材;3.

10、滚珠;4.下盒;5.上盒6.承压板;7.支架;8.土样pb)抗拔摩擦式试验1.土样;2.筋材;3.螺栓;4.下盒;5.上盒6.承压板;7.支架;8.挡板图2直剪试验和拉拔试验示意2试验结果与分析根据各级法向应力下的剪应力峰值F和拉拔力峰值,利用公式7Ir=F/A与=T/(2LB),求出其力学性能指标l7I,绘制出不同加荷速率下与各级法向应力之间的曲线,试验得出的抗剪强度力学性能指标结果见表1,表2.丁,与各级法向应力的曲线见图3,图4.表1及表2中,or为法向应力,一为各级法向应力作用下的峰值剪应力,C,分别是用Origin图形处理软件进行线性拟合后得出的黏聚力与内摩擦角.分析表1,2可知,在

11、加荷速率=O.53ram/rain及法向应力=100kPa条件下,直剪试验峰值为18.4kPa,拉拔试验峰值为17.6kPa,直剪试验峰值比拉拔试验峰值大0.8kPa.当加荷速率=1.33mm/min及法向应力=150kPa时,直剪试验峰值为31.8kPa,拉拔试验峰值为28.5kPa,直剪试验峰值比拉拔试验峰值大3.3kPa.而加荷速率增加到2.67mm/min及法向应力增加到200kPa第6期刘文白,黄天荣:不同加荷速率的双向土工格栅与黏土力学特性试验研究?7?表1直剪试验结果图3直剪试验一关系图4拉拔试验一关系时,对应的直剪试验峰值为53.6kPa,同条件下的拉拔试验峰值为36.5kPa

12、,两者相差17.1kPa.差值从0.8kPa增加3_3kPa再骤增到17.1kPa,差值的变化倍数依次为4.1倍(3.3/0.84.1),5.2倍(17.1/3.35.2),而速率2.67mmin及法向应力200kPa条件下的峰值增量则要比速率O.53mm/min及法向应力100kPa条件下的峰值增量高出了21.4倍(17.1/0.821.4).可见,在相同加荷速率与相同法向应力对应下的直剪试验剪应力峰值均大于相应的拉拔试验峰值.并且,随着加荷速率与法向应力的增大,二者之间的差别逐步加大.经过分析可知,这是因为两种试验中复合土体接触面的剪应力分布不同而引起的.进行拉拔试验时,筋材与填料中的应变

13、随着拉拔力的增大逐渐由施力端向自由端传递,各点拉应变不同,引起的剪应力分布不均匀,而剪切试验中筋土间的位移近似于平移,同时在拉拔试验中,材料的抗拉强度起到重要作用,要使拉拔位移达到直剪试验时的一样,需要比抗拉强度更大的力的作用,而且筋材被拉紧,筋材与填料间的土粒趋于定向排列,因此拉拔试验力学性能指标比直剪试验力学性能指标低.所以,在工程实践中,应根据筋材与填料的物理特性和现场实际情况,针对可能出现的相对位移情况来选用相应的直剪或拉拔力学性能指标.在单面相对位移情况下,直剪试验力学性能指标较能反映实际;而筋材双面均与土发生相对位移时,则拉拔试验力学性能指标更适合.由表l,表2还可以看出,随着加荷

14、速率从0.53mm/min-1.33mm/min-+2.67mm/min的增加,直剪试验力学性能指标c呈现出从13.22kPa17.14kPa一22.4kPa的增长变化,而相应的拉拔试验的力学性能指标c也表现出从1.98kPa一8.56kPa一12.98kPa的增加变化,其中直剪试验以接近于4kPa左右的增量随加荷速率变化,拉拔试验则以5kPa左右的增量随加荷速率变化.同时,随着加荷速率的变化,直剪试验的从2.98.一5.48.一8.67.变化,以3.左右的增量随加荷速率变化.而试样的拉拨试验力学性能指标随着加荷速率的增加,从8.86.一7.52.一6.78.变化,以一1.左右的增量变化.由c

15、,的变化可知,直剪试验随着加荷速率的增加,相应的c,均增大.而试样的拉拨试验随着加荷速率的增加,相应的c值增大,却减小.通过分析可知,直剪试验中,当加荷速率较小时,颗粒能够有足够的时间充分进行定向排列,致使土颗粒与土工格栅之间的嵌固,咬合效应减弱,剪应力峰值强度较低;而当加荷速率增大时,土颗粒定向排列所需的时间不充分,相对于较小加荷速率的情况,?8?水运工程其嵌固,咬合效应较强,从而产生了较大的摩擦与粘聚力,所以在直剪试验中,C值随着加荷速率的增大而增大,C试验结果以接近于4kPa左右的增量随加荷速率变化.而在拉拔试验中,除了受到类似直剪试验所受到的作用之外,当拉筋被拉动时,沿筋土界面发生剪切

16、位移,使拉筋周围的土体产生膨胀,而土体体积的变化又受到周围没有膨胀的土体的限制,从而导致在筋土界面上产生附加法向应力,应力集中在土工格栅两端靠近侧壁处.土的加荷速率越大,相应的附加法向应力越大,土体的膨胀越明显,嵌固,咬合作用得到增强,从而产生了更大的黏聚力,拉拔试验C试验结果以接近于5kPa左右的增量随加荷速率变化,c增量比直剪试验结果高出了1kPa.而随加荷速率的增加而变化的现象,可以结合有效应力原理的进行解释,因为加荷速率的快慢关系到界面上孔隙水压力的高低,慢速加荷时,孔隙水压力比快速加荷时更充分地消散,有利于有效应力的增加及抗剪强度的提高,快速加荷时结果则恰恰相反.但是,当加大加荷速率

17、时,对于直剪试验,由于直剪试验体现的是单面相对位移,界面上孑L隙水压力对的影响不及加大速率引起的嵌固,咬合效应,表现为随着加荷速率的增大而增大,以3.左右的增量变化.而在拉拔试验中,由于拉拔试验体现的是双面相对位移,界面上孔隙水压力对的影响略大于加大速率引起的嵌固,咬合效应及附加法向应力,所以拉拔试验结果反而变小了,但变化量不大,试验结果仅以一1o左右的增量变化.试验结果变化趋势的不同体现了界面上孔隙水压力对抗剪强度的重大影响,同时也体现了直剪与拉拔两种试验机理的不同.这也说明了加荷速率对加筋黏性土力学性能指标的影响是很大的,因此,在实际施工中,当采用黏性土作为回填材料时,应特别注意控制加荷速

18、率,才能达到更佳的效果.3结论试验的加荷速率对加筋黏土的力学性能指标有重要影响.在该加筋黏土的试验中,直剪试验表现出比拉拔试验更大的力学性能指标,这主要是因为两种试验时复合土体接触面的剪应力分布不同,同时由于拉拔试验中抗拔阻力是逐步发挥作用而起的.相同法向应力时,直剪试验随着加荷速率的增加而明显增大,加荷速率越大,相应的C,也增大.随着加荷速率从0.53mm/min-q.33mm/min-+2.67mm/min的增加,其中c以4kPa左右的增量变化,以3oL右的增量变化.而试样的拉拨试验力学性能指标随着加荷速率从0.53mm/min一1.33mm/min-2.67mm/min的增加,相应的C值

19、以5kPa左右的增量变化,以一1.左右的增量变化.试样的拉拨力学性能指标随着加荷速率的增加,相应的C值增大,却减小.因此,在工程应用黏性土作为回填材料时,应特别注意加荷速率对填料力学性能指标的影响.直剪试验与拉拔试验两种试验的机理不同:一种是筋材与土的单面摩擦,剪切位移较小;另一种是筋材从土中被拔出,筋材与土产生较大的相对位移,类似于拉拔试验的结果.土与土工格栅的单面相对位移,直剪试验较能反映实际;双面均发生相对位移,则拉拔试验更为合适.筋材与土相互作用的机理较为复杂,与加荷速率有密切联系.在工程应用中,应根据工程的实际条件,通过试验确定力学性能指标参数.端午节的前一天，母亲放下所有的农事，换

20、上干净的衣服，将煮好的粽叶拿到天井里，又将称好的糯米用筲箕淘洗干净，然后沥干水分，调好食用碱，一并拿到天井里待用。早晨的雾霭还未散去，阳光淡淡地洒在母亲的身上，柔和，清雅。母亲熟练地做着这些，我像尾巴一样跟着她进进出出，如过年一般， 喜滋滋的心态不言而喻。一切就绪，母亲终于坐下了。她先将粽叶三分之一处折成漏斗状，将调制好的糯米用汤匙一点一点地放进漏斗里，直到漏斗饱满，轻轻一压就会溢出米来，再用筷子一点一点地扎紧。筷子扎的时候要轻巧，不然戳穿粽叶就前功尽弃了。扎好后，母亲用剩余的粽叶一层一层地将其包裹起来，裹成锥 形，然后用粽绳牢牢系紧。 整个程序精细，繁琐。母亲做来却是那样的专注！我蹲在母亲身

21、边，如痴如醉地看着。母亲的嘴角往上轻轻扬着，浅浅的笑容在眉眼里铺展，流溢；她挺直的鼻梁上，已涔满了细密的汗珠，远远看去， . 就像一粒粒晶莹剔透的珍珠。在淡淡的光晕里，母亲竟然是那样的美丽，美得如一尊素净的画，在我心里不停地跳跃，无限地放大 粽子的香味很快就在屋子里沸腾了。来不及等到它冷却，捡肥实的捞起一个，剥去粽叶，轻轻咬一口，便觉得芳香四溢，口舌生津，唇齿飘香。 这是我吃到的最好的粽子，它的清香永远盘踞在记忆的最深处。母亲温情的姿势也永远定格在童年的梦里，清晰如昨母亲去世后，家里再也没有包过粽子，粽子也就成了一种怀念。每到端阳节，我们也会在街上胡乱买一点，算是应付了节日。街上的粽子口味繁多

22、，香的，甜的，肉的，素的等等多如繁星，想吃什么就有什么。只是这些粽子披上了商业的外衣，就成了节日的妆点，多了些浮华与世俗。虽然一样的香糯，但远没有母亲包的好吃。去年，偶尔闻到那久违了的香味，便寻香找去，见是一个老妈妈推着车子在沿街卖粽子。老妈妈慈眉善目，温和少言，像极了当年的母亲。心里那根柔软的弦突然被轻轻触动了，温情的泪水在眼眶里打着漩漩。我忙掏钱买了几斤。迫不及待地回家煮熟，迫不及待地咬上一口。香还是香， 糯还是糯，却依然少了那一股浓郁的味道。 这浓郁的味道，是记忆深处永不飘散的温馨。它是粽子的味道，也是母亲的味道啊！ ) 分4(为什么作者说，母亲包的粽子是“我”吃到的最好的粽子？结合全文

23、简要作答。. 12 答： ) 分4(既然作者对超市的粽子感到失望，为什么还要花笔墨进行细致描写？.13 答： ) 分3(在作者的记忆力，包粽子的母亲是那样美丽，根据文意简要回答母亲美在何处。.14 答： ) 分4(仿照画线句另写一句话，要求句式一致，语意连贯。.15 五月的清愁像一泓流泉，淡淡地漫过我的心间。我如故乡飘落的一枚树叶，在这人声鼎沸的地方悄然滋长着无尽的乡愁。画线句： 仿写 分）4（共12.（第一点必因为它是作者对故乡端午节温馨美好的记忆；是母亲辛勤劳动的成果；带着母亲对孩子的温情；是用最新鲜的粽叶和自家种糯米制成；味道香美。 ）分，意对即可。1分；其余任答三点，一点1答， 13.

24、 分）4（共 分，意对即可）2分，简析2（写法这是衬托（烘托）的写法。以超市粽子虽好，但缺少一份天然玉温情，来突出母亲包的粽子非同一般的美好。 分）4（共14在阳光下下包粽子的母亲，动作熟练，神情专注、温情洋溢，美丽如画。 分）1点1（动作熟练，神情专注、温情洋溢， 分1分；句式相同1分；情感健康2分）比喻恰当，语意连贯4（共15 “六一”的喜悦像一首动人的歌谣，轻轻萦绕在我的心间。我仿佛一只翻飞的小鸟儿，在欢声笑语的校园尽情享受着童年的欢乐。仿写示例： 自贡 分）22（五、 题。20-25阅读下面这篇文章，完成 游侠李白 李白的生命是由西域移植到大唐版图的。 异域情调、漂泊情怀其实充满李白所

25、有诗文。李白是没有故乡的，或者说无处不是故乡，醉酒的地方就是故乡。他由碎叶入蜀，由蜀入荆楚入山东， 万物之逆旅；“天地者，唱他的歌。洒他的泪，饮他的酒，他永远行走在漂泊的长路上，沸腾的血液使他不能在任何一个地方安住，由山东又辐射到大唐各地，光阴暑，百代之过客。（李白春夜宴桃李园序这是诗人眼中的时间和宇宙天地间只有逆旅和过客。诗人拒绝根的存在。这是彻底的漂泊情怀：把生” 命看做一场纯粹的漂泊，并这样实践着，在中国文化史是没有第二人的。“我本楚狂人，凤歌笑李白实在是中国诗人中的游侠。他的浪漫、癫狂、爱恨情仇、寂寞与痛苦、梦与醒，他的豪气义气，他的漂泊，全都达于极端。 “齐有”所有读书人心目中的偶像

26、却不是他的偶像。他有时也说孔丘几句好话，那是他向往功名富贵了。在他眼里，游侠比皓首穷经的儒生光彩多了。孔丘。（李白古风其十只有鲁仲连这样的侠客才是可与之同调的朋友。李白自”倜傥生，鲁连特高妙?意轻千金裘，顾向平原笔。吾亦坦荡人，拂衣可同调。“散金三十万，有落魄公子，悉皆济之”，在维扬（今扬州）不到一年，传说中他曾手刃数人。他二十几岁便“仗剑去国，辞亲远游”称“十五好剑术”。这都是此游侠行径。他与朋友吴指南游楚，吴不幸病死于洞庭，李白抚尸大哭。大约那时洞庭一带还是很荒凉的，老虎来了，李白坚守不动。老虎走了，他将朋友权且葬下，后又返回旧地，起出朋友骨殖，就着湖水洗将，背着这骨殖走了很远的路，为朋友

27、重新选择了葬地。有这份超乎功利之上的痴情，就是一位真正的游侠了。即命名闯进了朝廷，他那强横的乃至有无赖的游侠脾气也不是改的。力士脱靴，贵妃捧墨，御手调羹，他要求权贵尊重他，皇帝也应把他当 朋友待才好。他不习惯仰视。他之信任自己远胜过别人对他的信任。这一切足令权贵齿冷，令谦谦君子瞠目结舌。鲁仲连功成却拒绝平原君赏赐给他的富贵功名，因而取得了不仰视权贵，进而折服权贵的资格。李白大呼要功名，要富贵，要酒，要女人，要朋友，却 仍然要求权贵与平交，不得小看他。这个李白呀，他不知道这是怎样一个妄想！在喀什、若羌、阿勒泰、伊犁这些西域城市之间跋涉，每个地方的人文地理都给我有力的震撼，几十个世纪以来，这片广袤

28、的大地为游牧民族提供了表 演的舞台，今日，我们仍能感受到游牧者后裔的单纯与猛烈。昆仑山、天山、阿勒泰山，像横亘中亚细亚的三架竖琴，将咚咚的马蹄声传递到最遥远的地方。将浩瀚的里海变成内陆湖。成吉思汗的马队从塔尔马哈台从伊犁河从阿勒泰山掠向中原，骑士们贲张的血脉不理会任何荒凉。多么凶蛮单纯而强烈的节奏啊。这个“只识弯弓射大雕”的大汗可真是大手笔啊。李白从另一个方向来了，大地高山冰川骏马胡姬，他为他精神的马队。他不在意中原已有的温柔敦厚细腻空灵，大笔横扫，狂飚突进，给大唐诗坛注入西域骑士的剽悍与纯粹，令所有骚人墨客为之一惊。沿庭烟波，赤壁风云，蜀道猿啼，浩荡江河，全都下子飞 扬起来。 游侠李白飒沓而

29、来，他的双脚和诗等生动了大唐山水。 期，有删改）12年第2003（选自散文 分）3存在？（ “根”指的是什么？诗人为何拒绝根的、第自然段中“诗人拒绝根的存在”一句，20 1（ “根”指的是） ）诗人拒绝“根”的存在，是因为他认为2（ 因而他把生命看作 作者从哪些方面写出了“李白实在是中国诗人中的游侠”？请联系文章第自然段，21 分）3（每条不得超出四个字）按要求分条表述。 ）1（ ）2（ ）3（ ，为什么说是一个“妄想”？分文章第自然段说“他不知道这是怎样一个妄想”22. 分）3（） 析错误的一项是（ 、李白没有取得像鲁仲连那样的功名A 、李白也没有像鲁仲连那样拒绝功名富贵B 、李白像鲁仲连那

30、样不追求世俗也不阿谈权贵C 、李白像鲁仲连那样追求世俗却不阿谈权贵D 分）3（仿照下列句子的形式，另写一个句子。23 例句：昆仑山、天山、阿勒泰山，像横亘中亚细亚的三架竖琴，将咚咚的马蹄声传 递到最遥远的地方，传递到最遥远地方的山谷和旷野。 仿句： “骑士”和“成吉思汗的马队”等诸多、文章在第自然段中概括描绘了“昆仑山”24. （形象，有什么作用？请按要求填空回答。 分）4 页27第参考文献:1】LopesMLLadeiraM.Influenceoftheconfinement,soildensityanddisplacementrateonsoil-geogridinteractionlJ1

31、.十三岁那年，我顺利地考进离家二十多里的县三中，成了母亲最大的骄傲。那时，父亲还是大山里的一名伐木工，为节约开支，他数年难得一次省亲，贫 寒的家境使母亲也愈发省吃俭用艰苦度日。 那是一个霪雨霏霏的深秋的一天，当父亲兴冲冲地踏进院坝时，母亲的眼眶一下就湿润了。接过父亲的行囊，母亲就发现了那个白面做成的馒头。这是父亲路上吃剩下的干粮。对于当时以玉米、红薯为主食的我家来说，白面馒头无疑是一种奢侈的享受。母亲走进灶屋，在点燃茅草给父亲烧洗脸水的同时，将蒸笼也放在了锅上?看着锅上四溢的热气，母亲喜盈盈地从房里拿出几块干净的纱布，里三层外三层地包好那香气扑鼻的馒头，小心翼翼地揣进 怀里，头顶一块蓝花布就向二十里外的县城走来。 走到学校，已是下午。整齐的校舍、琅琅的读书声使大字不识的母亲顿生敬畏。蹑手蹑脚，屏息而行，母亲沿着每一间教室寻找心爱的儿子。几乎走遍了整个学校，她终于看见了正在上课的我。许是怕老师呵斥，母亲哈着腰，从窗户上露出半个脑袋，一边用手向我比划，眼睛又怯怯地瞅着老师。半个脑袋、 奇怪的手势和母亲颇为滑稽的眼神立即