[发明专利]加筋土体黏弹塑变形量测量方法、施工方法及张拉系统

说明书

本发明公开了一种加筋土体黏弹塑变形量测量方法、施工方法及张拉系统，预应变加筋土体黏弹塑变形量ε的计算公式为：本发明黏弹塑变形量的测量方法更加全面准确可靠地估计施工后预应变筋材总变形，保证对筋材进行张拉时筋材的初始变形适度，从而避免了因路堤的沉降变形所引起的筋材附加变形过大，防止筋材超过其容许应变而断裂失效；本发明的施工方法能科学地预防和减少高陡边坡大滑移等环境地质灾害的发生。

技术领域

本发明涉及预应变加筋岩土体应力变形及损伤、弹性力学与塑性力学领域，特别是高填方路基设计、施工过程中预应变加筋土体复杂的黏弹塑总变形计算方法。

背景技术

预应变加筋法是近几十年来逐步发展起来的一门新的施工技术。预应变加筋法即在加筋土体承受外荷载前，张拉土工合成材料使其产生一定的变形量，借助土工合成材料的弹性回缩，预先在加筋土体的受拉区对界面施加预压力，这种压力通常称为预应力。一方面，加筋土体在外部荷载作用下产生拉应力，需要抵消这种拉应力，推迟上覆土体裂缝的产生，限制了裂缝的发展；另一方面，预应变土工合成材料的弹性回缩，提高了土体的密实度，使土体的整体性能更好，从而增加了土体的弹性变形，减小了土体的粘性变形，推迟并抑制了土体的塑性变形，最终提高了加筋土体的稳定性。但是，目前国内外有关这种预应变加筋的施工方法，更多的停留在机理研究阶段，施工工艺还处于室内模型试验及仿真阶段。

由于土工合成材料加筋土体受力特性很复杂，目前国内外关于这方面的研究理论一直停留在弹塑性阶段，没有考虑土体及土工合成加筋材料的黏性变形，因此，研究结果可靠性不高，且无法保证施工后加筋土体最终变形量估算的准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种预应变加筋土体黏弹塑变形量的测量方法及施工方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种预应变加筋土体黏弹塑变形量的测量方法，预应变加筋土体的黏弹塑变形量ε的计算公式为：

其中：E₁、E₂、E₃分别对应弹性阶段、黏性阶段及塑性阶段预应变加筋土体的弹性模量；ε₁、ε₂、ε₃分别对应弹性阶段、黏性阶段及塑性阶段预应变加筋土体的应变量；σ₀为预应变加筋土体的初始应力；σ_s为预应变加筋土体进入塑性阶段的应力；η₂、η₃分别对应黏性阶段及塑性阶段预应变加筋土体的黏性系数；t为预应变加筋土体从初始状态变形到塑性阶段的总时间。

本发明还提供了一种加筋土路基施工方法，包括以下步骤：

1)根据路基各分层对应的宽度B_i、分层高度H_i及反包长度L，准备合适长度的土工合成材料，准备长度不小于B_i+2H_i+2L的土工合成材料；

2)确定土工合成材料初始预应变Δε_i'，并利用权利要求1所述公式确定施工后预应变加筋土体的黏弹塑变形量ε：对于土工网，Δε_i'取值范围为6.29％～7.459％；对于土工格栅，Δε_i'取值范围为2.43％～3.759％；且Δε_i'+ε不超过所述土工合成材料的弹性应变容许值；

3)从下往上，待第i层土体的下面一分层，即第i-1层土体施工完后，在第i-1层土体的上表面安装张拉设备，采用先张法对土工合成材料进行一端或两端张拉，张拉伸长量为Δε_i'+ε，张拉到位后固定张拉设备；

4)摊铺第i层土体并压实到设计高度；

5)撤除张拉设备，并按规范要求进行反包；