模塊面板式土工格柵加筋土擋墻動態(tài)特性試驗研究

王　賀， 楊廣慶， 劉華北， 吳連海， 劉偉超， 熊保林

(1. 石家莊鐵道大學 土木工程學院，石家莊　050043；2. 北京交通大學 土木建筑工程學院，北京　100044；3. 華中科技大學 土木工程與力學學院，武漢　430074；4. 鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津　300142)

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模塊面板式土工格柵加筋土擋墻動態(tài)特性試驗研究

王賀1,2， 楊廣慶1， 劉華北3， 吳連海4， 劉偉超1， 熊保林1

(1. 石家莊鐵道大學 土木工程學院，石家莊050043；2. 北京交通大學 土木建筑工程學院，北京100044；3. 華中科技大學 土木工程與力學學院，武漢430074；4. 鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津300142)

摘要：為了研究模塊面板式土工格柵加筋土擋墻在高速鐵路列車載荷作用下的動力響應規(guī)律，分析其作用機理。結合室內模型試驗進行了包括加筋土擋墻墻面變形、墻體加速度、動土壓力、殘余土壓力及土工格柵拉伸應變等分布規(guī)律的研究。結果表明：墻面累積水平位移沿墻高呈單峰值分布，最大值位置靠近墻頂；擋墻內豎向加速度受頻率影響較大，8 Hz時加速度出現(xiàn)大幅增長，加筋體內加速度沿墻高出現(xiàn)衰減；動土壓力主要受載荷幅值及加載次數(shù)的影響，在加筋體內沿墻高逐漸衰減，垂直動土壓力的衰減速率逐漸增加，水平動土壓力的衰減速率逐漸減??；隨加載次數(shù)的增加，殘余土壓力逐漸增大，沿墻高墻體中部的殘余土壓力稍大；筋材累積應變隨加載次數(shù)的增加略微減小，沿筋長呈單峰值分布，峰值位置距墻腳水平距離從高到低逐漸減小。

關鍵詞：模塊面板；土工格柵；加筋土擋墻；動力載荷；模型試驗

加筋土擋墻作為鐵路路基的一部分，不但受到軌道系統(tǒng)、列車等靜載荷作用，還承受著列車運行帶來的重復載荷作用。重復載荷引起的擋墻內動應力、加速度及墻面變形等動態(tài)響應對路基穩(wěn)定和線路運營條件具有重要影響。尤其隨著高速鐵路的發(fā)展，加筋土擋墻動態(tài)響應規(guī)律的研究成為該領域的重點課題。

對加筋土擋墻動力學行為的研究，國外專家、學者利用各種手段(現(xiàn)場試驗、室內模型試驗、共振柱試驗、有限元模擬等)對單(多)級加筋土擋墻在列車或地震載荷作用下的墻面位移、共振頻率、拉筋合理位置等動力響應規(guī)律進行了研究[1-3]。國內在這方面的研究起步較晚，其中楊果林[4-8]通過現(xiàn)場及室內模型試驗較為全面地研究并總結了不同形式加筋土擋墻在動載荷作用下的加速度、動土壓力等動態(tài)響應規(guī)律；其他學者，如李海深等[9-10]采用有限元模擬和室內模型試驗等手段研究了加筋土擋墻的彈塑性本構模型和抗震性能等，得到了動載荷作用下的通用數(shù)值計算程序及新型格賓加筋土擋墻的動態(tài)響應規(guī)律等。

雖然目前對于加筋土擋墻進行了一系列的試驗研究，但系統(tǒng)地研究加筋土擋墻在高速行車載荷下的動態(tài)響應規(guī)律的較少。本文通過模塊面板式加筋土擋墻室內模型動力加載試驗，系統(tǒng)地分析了加筋土擋墻的動態(tài)響應特性及形成原因。

1試驗方案

1.1填料

試驗填料為碎石土，其不均勻系數(shù)Cu=17.48，曲率系數(shù)Cc=0.54，為級配不良填料。

1.2土工格柵特性

筋材選用單向拉伸HDPE土工格柵。其物理特性見表1。

表1　土工格柵物理特性

1.3模型箱、擋墻尺寸及儀器布置

模型箱內壁涂刷潤滑劑來減小摩擦，以降低邊界效應；箱體骨架用角鋼、矩形鋼及頂部橫向鋼拉條焊接牢固，試驗過程側壁未產生變形，且加載位置及測試元件的埋設集中于中部，能夠保證平面應變條件，對測試結果幾乎沒有影響。

模型箱(見圖1)3.5 m×1.0 m×2.0 m，加筋土擋墻模型長3 m×1.0 m×1.8 m，墻面坡率為1∶0.05。土工格柵豎向間距為30 cm，鋪設長度為2 m。承載部件為0.7 m×0.5 m×0.03 m鋼板。面板為模塊式，面板與土工格柵之間及模塊之間的連接見圖2，面板基礎用支撐固定形成側限，以模擬地基土體對面板基礎的側向限制作用。

圖1　模型箱照片F(xiàn)ig.1 Picture of model box

圖2　面板側立面簡圖Fig.2 Sketch of side elevation of the panel

測試元件包括鋼弦式土壓力盒、應變式土壓力盒、柔性位移計、百分表和加速度計，參數(shù)見表2。測試元件布置見圖3。

表2　測試元件參數(shù)

1.4填筑要求及加載方案

擋墻填料壓實采用小型手扶式沖擊夯。經擊實試驗和試壓測得填筑控制指標見表3。

表3　填料填筑控制指標

采用正弦波式加載。三種加載幅值為：60～80 kPa、60～100 kPa、60～120 kPa。由于列車基頻(轉向架間距、輪對軸距等)對路基的影響較大，因此試驗確定四種加載頻率為：4 Hz、6 Hz、8 Hz、10 Hz。以加載幅值和加載頻率進行正交試驗，每種條件下加動載10萬次，總計120萬次。加載過程中采用動態(tài)采集儀對動態(tài)數(shù)據(jù)進行實時采集，每加載10萬次(即變換頻率之前)暫停15 min對鋼弦式土壓力盒、百分表及柔性位移計數(shù)據(jù)進行采集。

注：(1) 各層水平放置的土壓力盒與柔性位移計位于同一層面上，為顯示清楚，在本圖中豎向錯開了一定距離；(2) 最上層動土壓力盒應位于靜土壓力盒所在位置，橫向錯開一定距離，為顯示出來則如圖中所畫；(3) 儀器編號中，J-加速度計，B-百分表，R-柔性位移計，H(V)-水平(豎直)放置的動土壓力盒，HJ(VJ)-水平(豎直)放置的靜土壓力盒。圖3　加筋土擋墻尺寸及測試元件布置圖Fig.3 Size of reinforced retaining wall and arrangement of monitoring instrument

2試驗結果與分析

2.1擋墻變形特性分析

(1) 墻面累積水平位移

墻面累積水平位移隨加載次數(shù)的變化見圖4。隨加載次數(shù)的增加，墻面累積水平位移基本逐漸增加；兩次加載幅值的增加都帶來了位移的突變，這主要是由于幅值的增大破壞了土體原來的平衡條件，使靠近墻面處土顆粒重新排列；加載幅值不變的情況下，由于振動使土體逐漸達到了該載荷條件下的最大密實度，重新形成了一個更加密實、穩(wěn)定的結構，所以位移很快便趨于穩(wěn)定。同時筋材的水平限制作用加快了這種變化，無論加載頻率是否增加，位移基本不再變化?？梢姡瑝γ胬鄯e水平位移的變化主要受加載幅值和載荷重復次數(shù)的影響，基本不受加載頻率的影響。

圖4　墻面累積水平位移隨加載次數(shù)的分布Fig.4 Distribution of cumulative lateral displacement with load cycle number

圖5為不同載荷和頻率作用下墻面累積水平位移沿墻高的分布。由于外載荷在土中的擴散和衰減，墻面受其作用最大處略低，因此墻面累積水平位移沿墻高從高到低呈由小變大再減小的趨勢，最大值靠近頂端，位于高1.45 m處。此外因加筋復合體的擴散角較大[11]，附加應力的衰減較快，所以墻面受較大影響的區(qū)域范圍較小，位置較接近于頂端。墻面各點累積水平位移均較小，最大僅為0.144 mm，說明筋材的水平限制作用效果很好。

圖5　墻面累積水平位移沿墻高的分布Fig.5 Distribution of cumulative lateral displacement along the wall height

(2) 墻頂累積豎向沉降

從圖6可知，墻頂累積豎向沉降隨加載次數(shù)的增加而增大；加載幅值的增加造成沉降的突增；幅值不變時，沉降逐漸趨于穩(wěn)定，加載幅值越大，其趨于穩(wěn)定的速度越慢，說明較大幅值對原來穩(wěn)定結構的破壞程度較大，形成新的平衡的速度也較慢。同樣，墻頂累積豎向沉降的變化主要受加載幅值和加載次數(shù)的影響，基本不受加載頻率的影響。

墻頂平均累積豎向沉降最大為1.157 mm，數(shù)值很小，主要是因為筋材水平限制及豎向承托的雙重作用。

圖6　墻頂累積豎向沉降隨加載次數(shù)的分布Fig.6 Distribution of cumulative settlement of the top of wall with load cycle number

2.2豎向加速度分布規(guī)律

墻體豎向加速度隨加載次數(shù)的變化見圖7。整體來看，擋墻豎向加速度隨加載次數(shù)的增加而增大。

(1) 墻體豎向加速度受加載頻率的影響較大。頻率變換時加速度會突然增加，到下次變換前則基本不再變化(即加速度隨加載頻率的臺階式增長)。加速度的這種變化主要與振動源頻率的變化有關，加載幅值不變(即行程不變)的條件下，較大頻率的振動單位時間內完成的循環(huán)次數(shù)更多，這必然需要更大的振動速度，即更大的振動加速度，而反映在墻體內的振動加速度亦必然有所增加。雖然墻體的加速度亦受其剛度的影響，但加筋復合體本身的剛度就較大，則受振動影響剛度的變化較小，因此與振動源頻率相比剛度變化對墻體加速度的影響較小。

(2) 加載頻率由6 Hz變?yōu)? Hz后，墻體豎向加速度出現(xiàn)較大幅度的增長。

圖7　加速度隨加載次數(shù)的變化規(guī)律Fig.7 Distribution of acceleration with load cycle number

(3)不同加載幅值，相同加載頻率的情況下，振動加速度隨幅值的增加而略有增長；加載量和頻率均不變的情況下，隨加載次數(shù)的增加，加速度幾乎不變。說明墻體豎向加速度受外載荷和加載次數(shù)的影響較小，這是由于在土工格柵水平限制作用下，土體在夯實功和振動載荷作用下很快形成結構穩(wěn)定的整體，同時格柵變形很小，則承受疲勞載荷的能力強，對載荷變化的反應靈敏度很低。

(4) 隨加載次數(shù)的增加，加速度增幅出現(xiàn)減小的趨勢是因為在重復載荷作用下，加筋復合體密實度增加，剛度進一步變大，而剛度越大則加速度響應越小。

綜上所述，加筋土擋墻內加速度受加載頻率的影響較大，受加載次數(shù)和加載幅值的影響很小。結合實際工程，說明加筋土擋墻受列車速度的影響較大，而受列車軸重和運行次數(shù)的影響很小。

此外，墻頂豎向沉降是動位移發(fā)生后形成的永久變形，而動位移可由加速度進行二次積分得到，但對比豎向加速度和墻頂沉降隨加載次數(shù)的變化規(guī)律可見墻頂豎向沉降不與豎向加速度一樣受頻率變換的影響。分析可知，墻體動位移包括彈性變形和塑性變形兩個部分(彈性變形占主要部分)，而墻頂沉降是由動位移所引起的塑性變形形成的。在壓實度較高的情況下塑性變形的發(fā)展是微小、緩慢、平穩(wěn)的，基本不會隨頻率變換發(fā)生較大的突變。

圖8為距墻面不同距離斷面豎向加速度沿墻高的變化情況。從圖8可知，沿墻高從高到低靠近墻面處和非加筋區(qū)加速度衰減并不明顯。這是由于這兩個位置處距加載位置較遠，上下兩端受振動影響小，同時中、下部剛度較大。同時由于靠近墻面位置處壓實度不足，墻面位移的原因，該處剛度較小，因此加速度較非加筋區(qū)稍大。

加載位置處加速度略有衰減是因上部距振動源較近受振動影響大且剛度小，而越向下土體剛度越大同時受振動影響越來越小。

加筋區(qū)與非加筋區(qū)加速度大小與分布沒有明顯差異，只與振動源頻率及從加載位置向四周逐漸衰減的振動影響程度有關，說明除非墻體剛度差異較大，否則墻體加速度受剛度的影響很小。

圖8　不同位置處加速度沿墻高的分布Fig.8 Distribution of acceleration along the wall height on different positions

筋材的水平限制和豎向承托作用使墻體整體的剛度更大且更為均勻，因此從加速度值來看，最大為0.18 g，整體加速度值較小，且變化不大。

2.3動土壓力分布規(guī)律

2.3.1垂直動土壓力分布規(guī)律

圖9為不同高度層位處垂直動土壓力峰值平均值隨加載次數(shù)的變化情況。

整體來看，因擋墻墻面從低到高逐漸增加的水平位移釋放了部分應力，所以隨著加載次數(shù)的增加，除靠近墻面中、上部垂直動土壓力基本不變或略有減小外，其它位置均逐漸增大，其中p-2和h1-2在加載幅值變大后出現(xiàn)突增，其它則變化平緩，同時從動土應力的增長速率來看，越靠近加載位置越大，層高越低越平均，如h=0.6 m層位處各點動土應力增長速率幾乎相同，這是由于附加動土應力擴散和衰減的緣故。

同一加載幅值下，動土壓力隨加載次數(shù)的增加略有增大后逐漸趨于穩(wěn)定，不隨加載頻率的變化而變化。這主要是因為加筋增強體在振動作用下很快便達到了該幅值水平下所能達到的最大密實度，之后動土應力則不再增加。

圖9　垂直動土壓力隨加載次數(shù)的分布Fig.9 Distribution of vertical dynamic earth pressure with load cycle number

此外，沿筋長方向，垂直動土壓力最大值出現(xiàn)在加載點附近，分別向墻面和筋材末端方向逐漸減小，層高越高減小速率越大，非加筋區(qū)動土應力又有所增加，尤其層位較低處。出現(xiàn)上述情況一是因為墻面的水平位移，二是由于非加筋區(qū)沒有筋材的承托作用。

圖10為距墻面不同距離處斷面垂直動土壓力沿墻高的變化?？梢钥闯?，不同位置的分布趨勢有所不同。

靠近墻面處垂直動土壓力沿墻高的分布(見圖10(a))呈由小變大再減小的趨勢，上部較下部略大，最大值位于高1.2 m(約為墻高的2/3)處，各點隨加載幅值的增加略有增長。這一方面是由于墻面的水平位移釋放了部分動應力；另一方面雖然該處受墻面位移的影響但較水平應力受影響較小，主要還是因動土應力在加筋復合體中的衰減和擴散較為迅速，且加筋使擴散角變大，這就提高了最大值出現(xiàn)的位置。

加載位置處垂直動土應力沿墻高的分布(見圖10(b))因不受墻面變形及面板摩擦的影響而較好地展現(xiàn)了加筋復合體受動載作用的情況下墻體內垂直動土應力的豎向衰減情況，由圖可見從高到低動土應力的衰減速率是逐漸增加的，高1.2 m以上范圍內應力衰減很小，最多僅約為8.5%，而該高度以下應力的衰減程度達到了50%～55%。這是由于墻體上部靠近振動源，且加筋層數(shù)少，效果較差，越向下筋材層數(shù)越多，且在載荷作用下充分發(fā)揮了其抗拉性能，因此加筋效果較好。由此可見，動載作用下加筋土擋墻上部一定范圍內為重點控制區(qū)域；要得到較好的加筋效果是需要一定的載荷作用的，因此墻體上部筋材間距可以適當增大。

非加筋區(qū)垂直動土壓力沿墻高的分布(見圖10(c))呈上小下大的趨勢，與自重載荷的分布類似，且下部具有一定的增幅，中、上部變化不大。①由于附加動土應力的擴散和衰減；②因該處遠離振動源，受外載荷影響小，主要受自重載荷控制。

圖10　垂直動土壓力沿墻高的分布Fig.10 Distribution of vertical dynamic earth pressure along the wall height

2.3.2水平動土壓力分布規(guī)律

圖11為水平動土壓力峰值平均值隨加載次數(shù)的變化情況。整體來看，由于加筋對土體水平位移的限制，加筋體結構性較強，僅距加載位置最近的V3-2出現(xiàn)略大的增長幅度，同時幅值變換時出現(xiàn)了突增；各點水平動土壓力的增長趨勢逐漸趨穩(wěn)。出現(xiàn)上述情況主要是因振動使土顆粒很好的與筋材形成嵌擠，密實度迅速提高，較快地形成了穩(wěn)定的結構。

此外，沿筋材方向，水平動土壓力最大值出現(xiàn)在加載點附近，分別向筋材末端和墻面兩個方向遞減，層高越高減小的速率越大；非加筋區(qū)水平動土壓力較高，尤其層位較低處;出現(xiàn)以上情況:① 墻面水平位移釋放了部分應力;② 附加動應力的衰減和擴散;③ 非加筋區(qū)缺少了筋材的水平限制和豎向承托作用，層位越低影響越大。

水平動土壓力沿墻高的分布除非加筋區(qū)外基本與垂直動土壓力的分布一致(見圖12)。

圖11　水平動土壓力隨加載次數(shù)的分布Fig.11 Distribution of horizontal dynamic earth pressure with load cycle number

圖12　水平動土壓力沿墻高的分布Fig.12 Distribution of horizontal dynamic earth pressure along the wall height

靠近墻面位置處水平動土壓力沿墻高呈由小變大再減小的趨勢，下部減小較??；隨加載幅值的增加上部基本不變，中、下部略有增長，但增幅不超過1 kPa。一方面是由于墻面從低到高逐漸增加的位移釋放了部分應力，另一方面由于動應力的擴散和衰減，中部位移雖不算小但受動應力影響較大，而底部雖受動應力影響小但位移較小，且該處壓實度較低土顆粒與格柵的嵌擠作用較弱。

同垂直動土壓力，加載位置處斷面水平動土壓力沿墻高的分布代表了加筋復合體在外加動載作用下水平動土壓力的衰減狀況。與垂直動土壓力不同的是，其衰減速率從高到低是逐漸減小的，可見整體較小的水平動應力因筋材作用衰減速度較快。隨加載幅值的增加僅上部動土應力有所增長，中、下部幾乎不變，這正是由附加動應力的衰減所造成的。

非加筋區(qū)水平動土壓力沿墻高的分布呈兩端小中間大的趨勢，隨加載幅值沒有明顯變化。這是由于中部受外加動載影響較大，而兩端較小的緣故。

2.4殘余土壓力分布規(guī)律

殘余土壓力定義為擋墻經過動載荷作用后，擋墻內各處靜土壓力的變化值。為得到擋墻內殘余土壓力的分布規(guī)律，研究不同大小和頻率的動載荷對擋墻內靜土壓力的影響，本試驗專門采集了經歷動載荷后的靜土壓力值并分析如下。

(1) 豎向殘余土壓力分布

圖13為豎向殘余土壓力隨加載次數(shù)、載荷大小和頻率的變化情況。從圖中可見：

豎向殘余土壓力隨加載次數(shù)增加而增大，幅值變換時基本都會出現(xiàn)土壓力的突增或相對較大幅度的增加；從高到低豎向殘余土壓力的增長幅度逐漸減小，這主要是因為附加動土應力的擴散和衰減。

加載幅值不變時，豎向殘余土壓力在剛開始增加后便基本不再變化，這是因為加筋復合體本身密實度就較高，結構性較強，幅值變換后很快就達到了該載荷條件下所能達到的最大密實度。同樣整體來看，豎向殘余土壓力變化較小，也是因為此原因。

圖13　豎向殘余土壓力分布Fig.13 Distribution of vertical residual soil pressure

靠近墻面處的豎向殘余土壓力由于受到墻面水平位移的影響而增長較慢、較小，甚至在頂部(HJ3-1)出現(xiàn)了減小。此外由于非加筋區(qū)沒有筋材的加強作用，豎向殘余土壓力也具有一定水平。

(2) 側向殘余土壓力分布

圖14為側向殘余土壓力在加載過程中的分布。

從圖14可知，由于筋材的加強側向殘余土壓力整體變化不大，只是靠近加載位置處有略微增長；靠近墻面處的側向殘余土壓力因墻面水平位移的影響而基本沒有變化。

不管是豎向殘余土壓力還是側向殘余土壓力，沿墻高墻體中部殘余土壓力的值稍大:① 因為加筋體密實度較高，剛度較大，外加動載引起的塑性變形很?。虎?因為中部土體同時受到較大的振動和自重的影響導致塑性變形較大。

綜合豎向和側向殘余土壓力的變化規(guī)律，加筋土擋墻墻體內殘余土壓力基本不受加載頻率的影響而主要受到加載幅值和加載次數(shù)的影響。

圖14　側向殘余土壓力分布Fig.14 Distribution of horizontal residual soil pressure

2.5筋材應變分布規(guī)律

圖15為土工格柵累積應變隨加載次數(shù)增加而變化的情況。

從圖15可知動載荷加載期間筋材累積應變隨加載次數(shù)的增加基本沒變化，甚至出現(xiàn)了略微的減小，可見筋材累積應變的增長全部出現(xiàn)在了填筑期間:① 由于壓實功能和土重力作用的影響；② 因為筋材的抗拉能力強，變形小，除非施加很大的載荷否則在筋材充分發(fā)揮其抗拉性能的情況下很難形成較大的變形，說明土工格柵對載荷變化的反應靈敏度很低；③ 因為振動使土顆粒重新排列的同時，給了筋材一定的空間產生回彈收縮。隨著密實程度的增加加筋復合體重新形成了穩(wěn)定的結構，從而使筋材應變在降低后又逐漸趨于穩(wěn)定。

拉筋應變在水平方向上基本呈單峰值分布，但在靠近墻面處同時會出現(xiàn)較大變形，這是因為靠近墻面處土體難以壓實，所以壓實度不高，土顆粒與筋材之間的嵌擠作用較弱，而限制作用是相互的，同時由于筋材與面板連接牢固，面板不會產生沉降，則容易在該處形成筋材與下層土體的脫離，所以筋材容易在該處產生較大剪應力和拉應力集中，而出現(xiàn)較大應變。峰值的出現(xiàn)同樣是因為潛在滑裂面使該處嵌擠作用減弱而出現(xiàn)拉應力集中和較大剪應力?？梢娡令w粒與筋材之間的嵌擠作用可以起到均衡筋材拉應力的效果，因此加筋土擋墻施工中壓實度與筋材鋪設的平整度是控制要點之一。

圖15　筋材累積應變隨加載次數(shù)的分布Fig.15 Distribution of cumulative strain of geogrids with load cycle number

從應變值來看，穩(wěn)定后土工格柵最大累積應變?yōu)?.9%，占峰值應變的9%，最大拉應力為拉伸強度的21.4%。拉筋實際受力遠小于其抗拉強度值，土工格柵在低于設計值的拉力下變形很小。實際上，實體工程中土工格柵發(fā)生的拉伸變形很小，一般均遠小于其本身的抗拉強度值。就此來看，土工格柵的選取需以試驗為依據(jù)，避免造成浪費。

同時可以看出峰值位置從高到低距墻腳水平距離逐漸減小(見表4)。

表4　峰值應變位置距墻腳的水平距離

3結論

(1) 墻面水平位移主要受加載幅值和載荷重復次數(shù)的影響，峰值位于約4/5墻高處，加載幅值變換時出現(xiàn)突增。墻頂豎向沉降主要受加載幅值和載荷重復次數(shù)的影響，加載幅值變換時出現(xiàn)突增，幅值不變時沉降逐漸趨穩(wěn)。

(2) 擋墻內豎向加速度主要受加載頻率的影響，載荷幅值不變時加速度隨頻率的增加呈臺階式增長；頻率變?yōu)? Hz后加速度出現(xiàn)大幅增長。加載位置處加速度沿墻高從高到低逐漸衰減，其它位置衰減不明顯。

(3) 隨加載次數(shù)而增加的垂直動土壓力主要受加載幅值和加載次數(shù)的影響，載荷變換時靠近加載位置處應力出現(xiàn)突增但很快趨于穩(wěn)定。沿筋長其最大值位于加載位置附近。沿墻高，靠近墻面處垂直動土壓力最大值位于約2/3墻高處，加載位置處垂直動土壓力逐漸衰減，2/3墻高之上衰減幅度較小(約8.5%)，之下衰減幅度較大(約50%～55%)，非加筋區(qū)是逐漸增大的。

(4) 隨加載次數(shù)略有增長的水平動土壓力整體值很小，主要受加載次數(shù)和加載幅值的影響，十分靠近加載位置處的應力在幅值變換時出現(xiàn)突增但很快趨于穩(wěn)定。沿筋長其最大值位于加載位置附近。沿墻高水平動土壓力在靠近墻面位置處呈先增后減的趨勢，加載位置處呈衰減趨勢(衰減速率逐漸減小)，非加筋區(qū)亦呈先增后減的趨勢。

(5) 殘余土壓力主要受加載大小和加載次數(shù)的影響。豎向和側向殘余土壓力均隨加載次數(shù)的增加而增大(增長速率逐漸減小)，幅值變換時出現(xiàn)突增。受墻面位移的影響，靠近墻面位置處殘余土壓力增長很小，甚至出現(xiàn)負增長。沿墻高墻體中部的殘余土壓力稍大。

(6) 土工格柵應變主要受加載次數(shù)的影響，其沿筋長呈單峰值分布，單峰值出現(xiàn)位置從高到低逐漸接近墻腳?？拷鼔γ嫣幐駯乓渤霈F(xiàn)較大應變。隨加載次數(shù)的增加筋材累積應變反而略有減小，穩(wěn)定后土工格柵最大累積應變?yōu)?.9%(占峰值應變的9%)，最大拉應力為拉伸強度的21.4%，遠小于筋材的抗拉強度。

參 考 文 獻

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Test for dynamic characteristics of a geogrid reinforced soil retaining wall with concrete-block panels

WANGHe1,2,YANGGuang-qing1,LIUHua-bei3,WULian-hai4,LIUWei-chao1,XIONGBao-lin1(1. School of Civil Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang 050043, China; 2. School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China; 3. School of Civil Engineering & Mechanics, Huazhong University of Science & Technology, Wuhan 430074, China; 4. The Third Survey & Design Institute of China Railway, Tianjin 300142, China)

Abstract:In order to study dynamic behaviors of a geogrid reinforced soil retaining wall with concrete-block panels under train loads of high speed railway and analyze their mechanism, a series of tests involving deformation of wall face, wall body acceleration, dynamic soil pressure, residual soil pressure and tension strain of geogrids, were conducted with model tests in laboratory. Test results showed that the cumulative horizontal displacements of the wall face reveal a distribution of single-peak, and the max-value position is close to the wall top; the vertical acceleration of the wall is affected by load frequency and increases obviously when the load frequency is 8 Hz, and the acceleration decreases along the wall height in the reinforcement body; the dynamic soil pressure is mainly affected by load amplitude and load cycle number and decreases gradually along the height wall; the attenuation rate of the vertical dynamic soil pressure gradually increases and that of the horizontal dynamic soil pressure gradually decreases; with increase in load cycle number, the residual soil pressure increases gradually, and it is bigger in the middle portion along the wall height; the cumulative strain of the geogrid decreases slightly with increase in load cycle number, and reveals a distribution of single-peak along the geogrid length; the horizontal distance between the position of peak and the wall foot gradually decreases from higher position to lower one.

Key words:concrete-block panel; geogrid; reinforced soil retaining wall; dynamic load; model test

中圖分類號:TU411.93

文獻標志碼：A

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2016.07.001

通信作者楊廣慶 男，教授，博士生導師，，1971年生

收稿日期：2015-01-08修改稿收到日期：2015-05-04

基金項目：國家自然科學基金資助項目(51178280，51378322)；河北省高等學校創(chuàng)新團隊領軍人才培育計劃資助項目(LJRC023)；中國鐵路總公司科技計劃資助項目(2013G010-C)

第一作者 王賀 男，博士生，1987年生

E-mail：gtsyang@vip.163.com