焊接土工格栅(土工格栅加筋细粒含量土循环剪切特性分析)

Posted 2023-06-02

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焊接土工格栅(土工格栅加筋细粒含量土循环剪切特性分析)

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摘要：

为探究加筋角度与结构剪切特性之间的关系，采用大型循环剪切仪开展多角度土工格栅加筋土循环剪切试验，探究加筋角度和循环荷载对加筋细粒含量土剪切特性的影响，分析循环剪切过程中及加筋循环后直剪加筋细粒含量土的剪切性能变化。结果表明：不同角度土工格栅加筋细粒含量土剪切应力具有差异性，单向直剪试验中，30°加筋角度下，加筋细粒含量土剪切强度最大；法向应力为300 kPa时，6种角度(30°、60°、90°、120°、150°、180°)加筋界面均呈现循环剪切硬化的特征，180°加筋角度下，循环剪切应力峰值最大；剪切应力和剪切刚度随循环次数呈正相关关系，界面阻尼比随循环周期发展变化趋于平缓；不同循环幅值和法向应力下，30°加筋角度下细粒含量土呈现弱剪切硬化现象，随循环幅值或法向应力增加，土工格栅开始受力拉动上下土体，剪切应力增幅提高。

关键词：

加筋角度;循环剪切特性;抗剪强度;直剪试验;加筋细粒含量土;

作者简介：

李丽华(1980—),女，教授，博士，主要从事路基、加筋土、环境岩土等方面研究工作。

*黄少平(1989—),男，讲师，博士，主要从事环境岩土、地质灾害预测与防治等方面研究工作。

基金：

武汉市应用基础前沿项目(2020020601012278);

国家自然科学基金项目(52108315);

湖北工业大学杰出人才基金项目(XJ2021000501);

引用：

李丽华, 屠娴哲, 刘帅帅, 等. 土工格栅加筋细粒含量土循环剪切特性分析[J]. 水利水电技术(中英文), 2022, 53(9): 197- 209.

LI Lihua, TU Xianzhe, LIU Shuaishuai, et al. Analysis on cyclic shear characteristics of geogrid-reinforced soil with fine grain content [J]. Water Resources and Hydropower Engineering, 2022, 53(9): 197- 209.

0 引言

加筋土结构具有强度高、经济环保的优点，广泛应用于软土地基、路堤等岩土工程领域。明确筋-土相互作用机制是加筋土结构设计和应用的重要前提,在工程实际中，由于高质量粗粒回填土料缺乏，运输成本高，常就地选择细粒含量高、低渗透性的土料直接回填，但细粒(小于0.075 mm)含量土用量比例并未形成统一标准,且对筋-土作用机制认识不足，导致加筋土结构的稳定性计算不准确。因此，研究加筋细粒含量土的筋-土界面作用机制至关重要。目前，常采用单调直剪试验、拉拔试验、扭剪试验和有限元软件模拟等方式探究加筋土结构筋-土界面的作用机制,其中，直剪试验为研究界面特性的主要方法之一。

目前，有关加筋土结构在静力条件下的剪切特性已有较多研究。刘飞禹等开展单调直剪试验，研究不同加筋材料对土体剪切特性的影响。王军等以砂土为研究对象，研究筋-土界面直剪特性。熊甜甜等开展直剪试验，分析不同因素对筋-土界面剪切特性的影响。李丽华等分析不同加筋方式对筋-土界面的剪切特性的影响，结果表明，土工格栅加筋效果最优。

上述研究主要针对加筋土结构在静力作用下，筋材特性及试验条件对筋土界面相互作用机制的影响，然而在实际工程中，加筋土结构可能会受到地震荷载、交通荷载等动力作用，其筋土界面往往会发生循环剪切现象，研究动荷载对加筋土结构剪切性能和作用机制的影响具有重要意义，针对上述情况，许多专家学者开展循环加载试验，研究加筋土结构在循环荷载作用下筋土界面的剪切性能。刘飞禹等开展循环剪切试验，研究不同竖向应力、循环剪切位移幅值等因素对筋-土界面剪切特性的影响，结果表明，循环剪切幅值对筋-土界面的剪切特性影响较大。杨军等通过开展循环剪切试验，研究加筋土结构的动力剪切特性。王军等对比分析单调直剪、循环剪切、循环后直剪试验结果，分析不同土体性质对筋-土界面剪切特性的影响，研究动、静荷载作用下，加筋界面剪切特性的差异性。结果表明，在循环荷载作用下，筋-土界面的剪切强度显著提高。

以上大多围绕加筋材料、试验条件等因素开展筋-土界面的动力剪切性能研究，但是在实际工程中，加筋土结构滑动破坏面与加筋材料呈一定的夹角。目前我国现行规范对不同角度加筋试验方法也未做出明确规定，相关研究较少，不同角度加筋效果研究尚不明确。JEWELL等以纯砂为研究对象，开展直剪试验，研究不同角度纤维加筋对其抗剪强度的影响，何玉琪等开展三轴剪切试验，研究加筋角度对土体强度特性的影响。结果表明，水平加筋时，加筋土结构的抗剪强度最大；当加筋角度为45°+φ/2时，抗剪强度最小。李岑等以砂土为研究对象，开展单调直剪试验，分析土工格栅加筋角度对土体剪切特性的影响，结果表明，当加筋角度为60°时，试样抗剪强度最大。SIEIRA利用Plaxis2D,模拟斜向加筋直剪试验，分析加筋角度对加筋土结构抗剪强度的影响。上述针对加筋角度的研究，大多开展直剪试验研究加筋角度对筋-土界面剪切特性的影响，未考虑动荷载对加筋土结构剪切性能和作用机制的影响，且研究对象大多为砂土，未考虑实际工程所选择的细粒含量土的剪切性能。

综上所述，前人研究主要集中于动力作用下，加筋材料、试验条件等因素对筋-土界面的动力剪切性能影响；静力作用下，不同加筋角度对加筋结构的剪切特性的影响，而实际工程中常选择细粒含量高、低渗透性的土料，且加筋结构常会受到动力作用，其筋-土界面往往会发生循环剪切现象，滑动破坏面与加筋材料呈一定的夹角，考虑循环荷载作用下加筋角度对细粒含量土筋-土界面剪切特性的研究尚不明确。因此，本研究开展单调直剪试验、循环剪切试验和循环后单调直剪试验，探讨不同加筋角度、循环荷载、剪切位移幅值等对筋-土界面力学特性的影响规律，分析不同角度加筋下筋-土剪切动力学特性。

1 试验设计

1.1 试验思路

开展击实试验，采用黏-砂混合料模拟天然状态下不同细粒含量的天然土体,探究细粒(小于0.075 mm)含量土用量比例。确定不同比例黏-砂混合料的最大干密度和最优含水率，根据击实试验结果，确定最优细粒含量土用量比例，以最优细粒含量土用量比例为基准，开展后续剪切试验。

通过大型直接剪切试验，分析加筋角度对加筋细粒含量土抗剪强度及体变趋势的影响，研究其强度变化趋势。

在实际工程中，加筋土结构可能会受到动力作用，筋-土界面往往会发生循环剪切现象。为模拟动荷载作用下，加筋细粒含量土剪切特性变化规律，开展循环剪切试验，分析循环次数，加筋角度对加筋细粒含量土剪切应力峰值、垂直位移、剪切刚度和阻尼比的影响，以研究循环荷载作用下加筋细粒含量土剪切作用机制和体变趋势。

为探究循环荷载对加筋细粒含量土剪切强度的影响，开展循环后直剪试验，研究加筋细粒含量土在循环荷载作用下的应力变化趋势。

1.2 试验材料

试验用土取自武汉市江夏区某边坡段，其粒径级配曲线如图1所示。土样相对密度为2.7,液限为50.9%,塑限为24.9%,最优含水量为18%,最大干容重为18.1 kN/m3。

图1 级配曲线

沈扬等指出砂的矿物结构没有负电性带来的膨胀特性，可保证回填土体的整体可塑性并抑制黏土开裂，减少工程破坏。如表1所列可知，当含水率为12.3%,砂-黏混合比例为6∶4时，细粒含量土有最大干密度。图1(b)为不同细粒含量土级配曲线。

选取砂-黏混合比例为6∶4细粒含量土为研究对象，对其开展循环剪切试验，其基本参数如表2所列。加筋材料为聚丙烯双向土工格栅，纵横肋内宽35 mm。

1.3 试验设备

通过大型循环剪切仪(见图2)开展循环剪切试验，测试系统由电脑端控制系统、法向荷载传递系统、水平荷载传递系统、位移传感系统、支撑框架系统和试验剪切装置组成，能够满足不同工况的试验精度要求。上、下剪切盒的内径尺寸相同，内长300 mm、内宽300 mm、内高150 mm。测力器实时动态监测下剪切箱体所受的剪应力，内置位移传感器记录水平循环运动数据，实时传输到计算机机载软件中。

图2 大型循环剪切试验仪

1.4 试验方案

如图3和图4所示，分析不同加筋角度下筋-土界面循环剪切特性，考虑法向应力、剪切幅值、剪切刚度等因素对其循环剪切特性的影响，试验方案如表3所列。将试验剪切速率设定为1.01 mm/min, 按照“滞回圈”加载波形开展循环剪切试验，剪切循环次数设定为10次。在进行循环剪切试验后，卸除试样上的竖向荷载，重新施加竖向荷载后，以相同的剪切速率进行循环后单调直剪试验。

图3 支挡结构筋-土作用机理

图4 不同角度加筋及筋材布置示意

循环剪切加载路径如图5所示，试验过程中剪切速率保持一致，以O点为循环剪切试验的初始原点，沿加载路径Ⅰ→ Ⅱ→ Ⅲ→ Ⅳ开展循环剪切(O1→Ⅰ→ Ⅱ→ Ⅲ→ Ⅳ→O2为1个循环剪切周期)。

图5 循环加载路线方式

2 试验结果及分析

2.1 不同角度土工格栅加筋单向直剪试验分析

图6为不同加筋角度下，加筋细粒含量土单向直剪试验结果。由图6(a)可知，不同加筋角度下，剪切应力随剪切位移的增加而增大，且增至一定值后趋于平缓，出现显著的剪切硬化现象，但其剪切应力增幅具有相异性。

图6 不同加筋角度下加筋细粒含量土单向直剪试验结果

设定试验剪切接触面体变以土体压缩为正，膨胀为负，剪切接触面的面积默认保持恒定。图6(b)表明，在筋土界面直剪试验初期筋-土界面均呈短暂且小幅度的剪缩变形。在不同加筋角度下，筋-土界面呈现不同的剪胀、剪缩特性。除30°加筋角度外，其余加筋角度均呈现剪缩-剪胀-剪缩的体变趋势，30°加筋角度则呈现小幅度剪缩，在2 mm达到峰值点后，进入剪胀阶段，随剪切位移的增加，垂直位移逐渐减小。剪切位移达25 mm后，界面剪胀速率趋于定值。这是由于，当加筋角度为30°时，剪切力推动剪切盒，使土沿土工格栅向上移动，此时土体所受的水平分力较大，产生剪胀效应，试样呈剪缩-剪胀的体变趋势；其他加筋角度较大，土体所受的水平分力小于加筋角度为30°的水平分力，土体难以沿土工格栅向上移动，加之剪切过程中，试样受法向荷载作用，土颗粒间孔隙变小，故试样呈剪缩-剪胀-剪缩的体变趋势。由图6可知，在不同角度加筋范围内，加筋细粒含量土所得剪切应力曲线结果呈现差异性，表明不同加筋角度会影响筋-土界面的剪切特性。

2.2 不同角度土工格栅加筋循环剪切试验分析

为研究加筋角度对筋-土界面剪切强度的影响，本研究针对加筋细粒含量土开展循环剪切试验，分析其剪切特性。根据剪切应力-剪切位移轨迹曲线，研究在法向应力300 kPa下，加筋细粒含量土的剪切应力-位移响应机理。剪切位移范围为3～5 mm时受干扰因素较少，误差相对最小，有利于分析循环荷载的影响,本研究将循环剪切试验的剪切位移设定为5 mm、4 mm和3 mm, 并将其所对应的剪切应力设定为剪切应力峰值。图7为不同角度加筋的剪切应力-剪切位移关系曲线，可以看出，在循环荷载下，不同角度加筋细粒含量的剪切应力轨迹曲线呈现差异性。在循环荷载作用下，加筋角度为30°、60°、150°和180°时，剪切应力增幅存在明显差异；同一滞回圈内，正剪切应力峰值均低于相应的负剪切应力峰值绝对值。这是由于颗粒受力作用下，其位移具有方向各异性。

可见，在图8为不同加筋角度剪切应力-剪切位移关系曲线。法向应力300 kPa下，各角度加筋的筋-土界面剪切应力峰值与循环次数呈正相关。循环荷载作用下，加筋角度为60°的加筋细粒含量土剪切应力峰值最小，为217.8 kPa; 加筋角度为180°的加筋细粒含量土剪切应力峰值增幅最明显，与首次循环相比，第10次循环应力峰值增加38%,增幅80.9 kPa。第10次循环下，180°加筋细粒含量土剪切应力峰值最大，为294.9 kPa。循环荷载对90°加筋细粒含量土的剪切应力峰值增幅影响最小，增幅仅为4%,即9.6 kPa。说明循环荷载使土体颗粒致密化的过程受加筋角度的影响，在不同的加筋角度下，筋-土界面的受力特性也随之改变，随加筋角度呈现出剪切应力值的差异性。

图8 不同加筋角度循环次数-剪切应力峰值演化曲线

2.3 加筋角度对体积剪缩、剪胀特性的影响分析

图9为不同加筋角度条件下，循环剪切加筋细粒含量土的剪切位移-垂直位移关系曲线。由图9可知，在前两个循环中，循环荷载引起的加筋细粒含量土垂直沉降趋势显著。随圈数的增加，垂直沉降增幅呈递减趋势，与李丽华等研究结果类相似。同时也可看出，在循环剪切过程中，随循环次数的增加，剪缩量逐渐增大，剪缩量增幅呈减小的趋势，局部存在短暂的剪胀和剪缩交替现象。因此，不同加筋角度会导致垂直位移呈现差异性：循环荷载作用下，150°加筋角度对应的垂直沉降最大，为6.60 mm, 120°加筋角度对应的垂直沉降最小，为1.66 mm。工程中可通过对加筋材料设定加筋角度，改善垂直沉降问题。

图9 不同加筋角度下剪切应力-剪切位移关系曲线

以每一个循环圈结束时的垂直沉降量为该循环圈的垂直位移，分析不同加筋角度下筋-土界面的循环次数与垂直位移关系(见图10)。由图10可知，随循环次数的增加，垂直位移均随之增加，30°和150°加筋垂直沉降量增幅最为明显。其余加筋角度在前4次增加显著，而后趋于平缓。与图6(b)相比，循环荷载下的垂直沉降量显著增加，说明在循环剪切下，筋-土界面外围发生松动破坏，剪切界面中心的颗粒在循环荷载作用下，向左右两侧移动，界面的剪切接触面随之减少，土体产生剪缩现象，进而产生比单向直剪下更大的垂直沉降量。

图10 不同加筋角度循环次数-垂直位移演化曲线

2.4 加筋角度对剪切刚度和阻尼比的影响分析

在周期性循环荷载分析中，土体的剪切刚度和阻尼比是重要参数。本文基于循环荷载作用下筋-土界面的典型剪切应力-剪切位移滞回圈曲线，分析加筋细粒含量土循环剪切特性。受循环荷载时，同一滞回圈具有受力相异性，剪切应力在剪切方向上具有数值不对称性，滞回圈中的剪切刚度K计算如下

式中，K1、K2分别为同一滞回圈上正、负剪切应力峰值所对应的剪切刚度；τ1、τ2分别为同一滞回圈上的正、负剪切应力峰值；Δα为循环剪切位移幅值。

同理可知，阻尼比D按下式计算

式中，D1、D2分别为同一滞回圈上正、负剪切应力峰值所对应的阻尼比；A为滞回圈所围面积；A1、A2分别为正、负剪切应力峰值纵横坐标及原点连线面积。

选取6种不同加筋角度细粒含量土为试样，对比分析其筋-土界面的剪切刚度与阻尼比。图11为法向应力300 kPa下，压实度为90%,循环剪切幅值为3 mm时，不同加筋角度下筋-土界面剪切刚度演变曲线。由图11可知，6种角度加筋界面剪切刚度的演变总体趋势相同，即界面剪切刚度随循环次数的增长而增长。说明在循环剪切过程中，筋-土界面呈现出循环剪切硬化的特征。同一循环次数对应的6种加筋角度界面剪切刚度值间存在显著差异，90°和120°加筋增幅较小，随循环次数的增加，界面剪切刚度趋于定值。其余角度剪切刚度增幅明显，180°加筋增幅最显著，这与界面抗剪强度的组成有关。土工格栅加筋细粒含量土的界面抗剪强度由土工格栅横肋的阻力、砂-细粒黏颗粒与格栅纵横肋的滑动摩擦和细粒含量土颗粒间的摩擦咬合三部分组成。在筋-土剪切界面中，180°加筋受力区域最大，与细粒含量土结合后，随循环荷载的作用，逐渐表现出较大的剪切刚度。

图11 不同加筋角度下筋-土界面剪切刚度演变曲线

图12为不同加筋角度土工格栅加筋细粒含量土阻尼比演变规律，可见，同一循环次数下不同加筋角度细粒含量土的阻尼比具有差异性，阻尼比与循环次数呈负相关贡献，说明循环剪切的次数会对筋-土界面稳定性和安全性产生一定的影响。阻尼比是衡量结构受动力作用时，能量耗散快慢的参量之一，60°加筋细粒含量土随循环次数的增加，由峰值转化成最小值，60°加筋细粒含量筋-土界面的能量耗散更快。

图12 不同加筋角度下筋-土界面阻尼比演变曲线

2.5 循环荷载加载对剪切强度的影响分析

表4为不同加筋角度细粒含量土循环前直剪与循环后直剪试验抗剪强度。由表4可知，除60°加筋角度外，不同角度土工格栅加筋细粒含量土在循环荷载作用下，抗剪强度显著增强。经循环荷载作用后，抗剪强度平均增加57.9 kPa, 其中30°加筋抗剪强度增幅最明显，增幅为109.0kPa, 与循环前强度相比增长30.8%。

在单向直剪试验中，30°加筋细粒含量土表现出较好的抗剪切强度；但在循环荷载中，其抗剪强度与180°加筋细粒含量土相比效果并不显著。为进一步探究其受力特性，对30°和180°加筋细粒含量土展开不同循环幅值、不同法向应力剪切试验，研究其在循环荷载作用下的应力变化趋势。

图13为30°和180°加筋细粒含量土在不同幅值下循环剪切应力-剪切位移关系曲线。由图13可知：不同循环幅值的滞回圈发展均为由内向外扩张，剪切应力峰值均在循环剪切试验的前3个周期中得提高。这是由于筋-土界面细粒含量土料在循环荷载作用下，土颗粒与砂颗粒相互碰撞挤压，筋-土界面附近的细颗粒土不断相互填充咬合，土体进一步的致密化，从而影响试样的剪切应力波动。在循环剪切作用下，循环幅值越大，致密化程度越高，与土工格栅结合后，加筋细粒含量土形成空间框架受力体系，筋-土材料的结合，有效约束土体的变形和位移。

图13 不同循环幅值下剪切应力演变规律

30°加筋细粒含量土循环幅值5 mm剪切应力峰值增幅较大，3 mm和4 mm循环幅值下的剪切应力峰值增幅较平缓。180°加筋细粒含量土不同循环幅值下，剪切应力峰值在循环荷载作用下增幅显著。说明循环荷载导致加筋细粒含量土得到强化，筋-土界面加筋细粒含量土响应随循环周期的增加而变硬。相对180°,30°加筋细粒含量土受力区域较小，在小幅度循环剪切位移中，剪切界面无法进一步致密化，导致循环荷载下，其增幅不明显。但随循环幅值的增大，土体的位移破坏作用在土工格栅上，土工格栅受到剪切力的作用，拉动其上下土体受力，使受力面积急剧增大，提高了抗剪切强度。故随循环幅值的递增，30°加筋细粒含量土的剪切应力增幅值大于180°加筋细粒含量土。

图14为不同法向应力条件下，30°和180°加筋细粒含量土循环次数-剪切应力峰值关系曲线。由图14可知，在不同法向应力影响下，随着循环次数增加，剪切应力峰值逐渐增加，30°加筋细粒含量土剪切应力峰值增幅较小。说明同一法向应力作用下，由于初期受力区域较小，循环荷载对30°加筋细粒含量土的强度强化效果不显著；在循环初期，180°加筋土剪切应力峰值增量较大，以法向应力为400 kPa时，增量最为显著；随着循环次数的增大，加筋土密实度不再变化，其剪切应力峰值增量较小，曲线相较于循环初期较为平缓。30°加筋细粒含量土在局部致密化后，剪切力作用于土工格栅，格栅受力拉动上下土体，提高其剪切应力。在不同法向应力对比下，剪切应力峰值存在明显的差异。法向应力的提升可显著改善加筋细粒含量土的剪切应力峰值。

图14 循环荷载下不同法向应力演变规律

为探究压实度对180°加筋细粒含量土稳定性的影响，分析在不同压实度下，剪切应力、剪切应力峰值及垂直位移的变化规律如图15所示。

图15 不同条件下筋土界面循环次数-垂直位移曲线

如图15(a)所示，在加载路径(Ⅱ →Ⅲ)的过渡阶段，应力滞回圈存在“平台”阶段，随剪切位移的变化，剪切应力峰值过后，剪切方向开始转向加载，“平台”阶段的剪切应力为0,滞回圈曲线平缓。随着剪切位移的递减，应力值急剧下降，滞回曲线在过度阶段趋于平缓，反向荷载作用的进一步增大，应力值呈下降趋势。由图15(b)可知，同一压实度下，随循环次数的增加，剪切应力峰值呈现递增趋势。除90%增幅较大外，其余压实度下剪切应力峰值增幅较小，提高压实度对剪切应力峰值改善效果不显著。

图15(c)为180°加筋角度下，循环次数对垂直位移的影响。压实度受循环次数的影响更为明显，不同法向应力下各曲线更容易产生明显的“分歧”递增发展趋势。压实度越大，垂直沉降量越小。说明180°加筋下提高压实度可减少垂直沉降量，促使加筋材料与细粒含量土结合，有效改善土体抵抗变形能力，提高土体的承载强度和稳定性，减小沉降量。

3 讨论

前人研究主要集中于动力作用下，加筋材料、试验条件等因素对筋-土界面的动力剪切性能影响;不同加筋角度对加筋结构剪切特性的影响，主要考虑静力作用。加筋土结构在实际工程中常受动力作用，且其破坏面与加筋材料存在一定角度，针对上述问题，本文开展大型直剪试验、循环剪切试验和循环后直剪试验，研究循环荷载作用下，不同角度土工格栅加筋细粒含量土剪切特性。

加筋角度对加筋细粒含量土的剪切特性具有一定的影响，在直剪试验中，30°加筋角度的抗剪强度最大，120°抗剪强度最小，与李岑等研究结果一致。在循环荷载作用下，不同加筋角度的剪切应力峰值具有差异性，当加筋角度为180°时，有最大剪切应力峰值，与何玉琪等研究结果一致。这是由于，在筋-土剪切界面中，180°加筋受力区域最大，与细粒含量土结合后，随循环荷载的作用，逐渐表现出较大的剪切强度，与刘飞禹等研究结论一致。

加筋细粒含量土的剪切位移-垂直位移关系曲线呈随圈数的增加，垂直沉降增幅呈递减的趋势，与李丽华等研究一致。不同角度加筋会导致垂直位移呈现差异性，循环荷载作用下，150°加筋对应的垂直沉降最大，120°加筋角度对应的垂直沉降最小，这是由于颗粒受力作用下，其位移具有方向各异性，与徐超等研究结论一致。工程中可通过设定一定角度的加筋材料，改善垂直沉降问题。

对比直接剪切试验与循环后直剪试验结果可得，不同角度土工格栅加筋细粒含量土在循环荷载作用下，抗剪强度具有差异性，除加筋角度为60°外，其他加筋角度下的抗剪强度均显著增强。这是由于筋-土界面细粒含量土料在循环载荷作用下，土颗粒与砂颗粒相互碰撞挤压，筋-土界面附近的细颗粒土不断相互填充咬合，土体进一步致密化，加筋细粒含量土与土工格栅形成空间框架受力体系，有效约束土体的变形和位移，与王军等研究结果一致。

综上所述，由于加筋土结构在实际工程中常发生循环剪切现象，故当加筋角度为180°时，有最大剪切应力，当加筋角度为120°时，垂直沉降最小，工程中可通过设定上述加筋角度，以改善土体的剪切性能和沉降问题。

由于试验设备性能的限制，本研究循环圈数均设置在10次以内，虽然该次数不能完全模拟地震、交通车辙等循环荷载等对加筋土结构稳定性和安全性影响，但仍可在一定程度上为工程应用和后续的研究提供参考。更多循环圈数下的应力发展趋势是否发生突变，需要进一步的探讨与验证分析。

4 结论

本文开展大型直剪试验和循环剪切试验，研究不同角度土工格栅加筋细粒含量土循环剪切特性，结论如下：

(1) 单向直剪试验中，不同加筋角度填料的剪切应力均随剪切位移的增加而增加。不同角度加筋细粒含量土的剪切强度具有相异性，这是由于颗粒的受力方向具有相异性。除30°加筋呈现剪胀现象，其余角度加筋呈现剪缩-剪胀-剪缩的体变趋势。

(2) 在循环剪切试验过程中，试样呈循环剪切硬化和剪缩现象。180°加筋循环剪切应力峰值最大，为308 kPa; 剪缩量和硬化程度在前3个循环增幅明显，而后趋于平缓。

(3) 随循环次数的增加，加筋细粒含量土剪切刚度逐渐增大。由于受力区域最大，180°加筋细粒含量土剪切刚度增幅显著。界面阻尼比随循环周期增加而减少，60°加筋细粒含量筋-土界面的能量耗散最快。

(4) 在循环荷载的作用下，除60°加筋细粒含量土外，加筋细粒含量土在循环后直剪出现应力递增现象。这是由于，周期性循环荷载使土料颗粒相互作用，形成致密的整体，土工格栅与细粒含量土形成框架体系，从而提高试样抗剪强度，增强稳定性。

(5) 相较于180°加筋，30°加筋在小幅度循环幅值下，剪切应力峰值增幅不明显，但随循环幅值或法向应力的增加，土工格栅开始受力拉动上下土体，从而提高其剪切应力增幅。通过提高压实度，可降低180°加筋细粒含量土沉降量，对其剪切应力峰值改善并不显著。

水利水电技术（中英文）

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焊接土工格栅(土工格栅加筋细粒含量土循环剪切特性分析)

焊接土工格栅(土工格栅加筋细粒含量土循环剪切特性分析)

0 引 言

1 试验设计

2 试验结果及分析

3 讨 论

4 结 论

0 引言

3 讨论

4 结论