柔性生態型加筋土結構工程應用研究（簡體書）

柔性生態型加筋土結構是一種新型的加筋土結構，不僅具有加筋土結構的優點，即結構輕，柔性大，節省材料，工程造價低，抗震性能好，耐久性能好，適用於承載力較低的地基等，而且其牆面還是柔性的，具有生態功能，因而在公路、鐵路、市政、水利、礦山等工程領域具有廣泛的推廣應用價值。
《柔性生態型加筋土結構工程應用研究》主要介紹柔性生態型加筋土結構，特別是加筋格賓擋牆、土工格柵包生態袋加筋擋牆的研究現狀和發展趨勢；研究了柔性生態加筋土結構的填料及筋材的工程特性、結構的強度、穩定性；進行了柔性加筋土擋牆的動、靜模型試驗，抗震模型試驗，在此基礎上對柔性生態加筋土擋牆的結構特性、動力響應特性和抗震特性進行了深入分析；對柔性生態加筋土擋牆進行現場監測，並對監測結果進行分析；對柔性生態加筋格賓擋牆、土木格柵生態加筋擋牆進行抗震數值模擬分析；此外，還進行了新型加筋土擋牆的設計方法和填築技術研究。
《柔性生態型加筋土結構工程應用研究》可供從事岩土工程、道路與鐵道工程研究的科技人員參考。

楊果林，男，1963年1月出生，湖南省桃江人，中共黨員，工學博士，博士後經歷，中南大學土木建築學院教授，博士生導師，中南大學土木工程安全科學重點實驗室副主任。主持並完成的國家、省（部）級科研項目20多項，獲得國家、省（部）級科技成果獎9項，獲得並轉讓專利3項。出版專著4部、教材2部。在國內外權威刊物上發表學術論文90多篇，其中16篇被EI等收錄。主要從事研究領域：岩土工程、道路與鐵道工程、結構工程。

《柔性生態型加筋土結構工程應用研究》作者楊果林、沈堅、陳建榮、楊嘯及其科研團隊以紹諸高速公路、黃衢高速公路、潭衡陽西線高速公路柔性生態擋墻等為依托工程，以加筋格賓擋墻、綠色加筋格賓擋墻和土工格柵包生態袋加筋土擋墻為代表，通過理論分析、室內外試驗研究和數值模擬，對柔性生態型加筋土結構的筋材進行了拉伸試驗、耐久性試驗、在填土中的拉拔試驗；加筋紅砂巖粗粒土三軸試驗；紅砂巖路堤原位推剪試驗；柔性生態型加筋土結構在交通荷載作用下的動、靜力特性，疲勞特性，水平抗震性能模型試驗；對施工現場進行了長期的監測，獲得了大量的監測數據。在此基礎上，采用理論分析和數值分析相結合的方法，對柔性生態型擋土結構的結構特性、疲勞特性、抗震性能及計算理論和設計方法進行了系統的研究。

前言
第一章綜述
1.1引言
1.2加筋土的發展
1.2.1加筋土筋材的發展歷史
1.2.2雙絞合六邊形鋼絲網
1.2.3加筋土的研究進展
1.3加筋土填料的研究現狀
1.3.1加筋土工程填料的選擇
1.3.2土體細觀力學行為研究
1.3.3紅砂岩粗粒土填料的應用與研究
1.4柔性生態型加筋土結構簡介
1.4.1加筋格賓結構
1.4.2綠色加筋格賓結構
1.4.3雙絞合六邊形鋼絲網+土工格柵新型複合加筋結構
1.5柔性生態型加筋土結構的研究現狀與工程應用
1.5.1柔性生態型加筋土結構的研究現狀
1.5.2柔性生態型加筋土結構的工程應用
參考文獻

第二章依託工程及材料的工程特性
2.1工程背景
2.2紅砂岩的工程特性
2.2.1紅砂岩的結構特性
2.2.2紅砂岩的強度特性
2.2.3紅砂岩的變形特性
2.3紅砂岩填料土工試驗
2.4紅砂岩路堤原位剪切試驗
2.4.1試驗概況
2.4.2試驗方法
2.4.3試驗結果及分析
2.5雙絞合六邊形鋼絲網的工程特性
2.5.1物理特性
2.5.2力學特性
2.5.3長期特性
2.6筋材拉伸試驗
2.7柔性生態加筋土擋牆耐久性研究
2.7.1土工合成材料的耐久性損傷規律與壽命預測
2.7.2加筋土擋牆的蠕變耐久性研究
參考文獻

第三章柔性生態擋牆動靜力學特性模型試驗研究
3.1試驗目的與意義
3.2試驗概況
3.2.1模型設計與元器件佈置
3.2.2試驗材料
3.2.3試驗加載系統、測試元器件與數據采集系統
3.2.4模型擋牆填築
3.2.5交通荷載的特點及其簡化
3.2.6試驗內容
3.3動力特性試驗結果與分析
3.3.1土工格柵包生態袋擋牆的動力特性試驗結果分析
3.3.2半挖半填工況土工格柵包生態袋擋牆的動力試驗結果分析
3.3.3綠色加筋格賓擋牆的動力特性試驗結果分析
3.3.4半挖半填工況綠色加筋格賓擋牆的動力特性試驗結果分析
3.4靜力特性試驗結果與分析
3.4.1土工格柵包生態袋擋牆承載力特性
3.4.2半挖半填工況土工格柵包生態袋擋牆承載力特性
3.4.3綠色加筋格賓擋牆的承載力特性
3.4.4半挖半填工況綠色加筋格賓擋牆的承載力特性
3.5柔性生態加筋擋牆設計施工建議

第四章柔性生態加筋土擋牆穩定性分析方法
4.1引言
4.2基於極限平衡法的柔性生態加筋土擋牆的設計方法
4.2.1柔性生態加筋土擋牆的安全係數
4.2.2筋材的長期強度
4.2.3柔性生態加筋土擋牆的設計計算方法
4.3生態型加筋土擋牆極限承載力分析的上限法
4.3.1塑性極限分析的上限法
4.3.2一般工況生態型加筋土擋牆極限承載力分析的上限法
4.3.3半填半挖工況生態型加筋土擋牆極限承載力分析的上限法
4.3.4實例分析
4.4加筋土擋牆結構系統穩定的可靠性分析
4.4.1工程結構系統可靠性分析模型
4.4.2加筋土擋牆結構系統穩定的可靠性
4.5加筋土擋牆穩定性分析的點安全係數法
4.5.1點安全係數的定義
4.5.2點安全係數法在FLAC3D中的實現方法
4.5.3實例分析

第五章柔性生態加筋擋牆的疲勞特性
5.1模型試驗設計
5.1.1加筋格賓擋土牆模型設計
5.1.2綠色加筋格賓擋土牆模型設計
5.1.3柔性網面土工格柵加筋擋土牆模型設計
5.2材料
5.2.1紅砂岩
5.2.2格賓及土工格柵
5.3元器件佈置
5.3.1柔性位移計
5.3.2數顯百分表
5.3.3土壓力盒
5.3.4動位移計及加速度計
5.4加載設備及數據采集系統
5.4.1MTS作動器
5.4.2數據采集系統
5.5加載波型與加載程序
5.5.1加載波型
5.5.2加載程序
5.6試驗結果分析
5.6.1加速度
5.6.2動位移
5.6.3動土壓力
5.6.4殘餘土壓力
5.6.5累計變形
5.6.6筋材應力
5.6.7試驗結果比較分析
5.7疲勞壽命分析
5.7.1疲勞累積損傷理論
5.7.2S-N方程
5.7.3疲勞壽命的離散性分析
5.7.4計算實例
參考文獻

第六章柔性生態加筋擋牆抗震工程特性
6.1引言
6.2加筋土擋牆地震穩定性分析的水平條分方法
6.2.1水平條分分析方法
6.2.2水平條分分析方法的驗證
6.3SIMULINK高填方加筋路堤地震反應分析
6.3.1加筋路堤結構多質點離散體系
6.3.2水平地震作用下結構的動力方程
6.3.3加筋路堤地震反應SIMuLINK模型
6.3.4算例
6.4格賓加筋擋土牆抗震模型試驗及地震響應分析
6.4.1模型試驗相似關係設計
6.4.2模型擋牆設計及傳感器佈置
6.4.3輸入地震波
6.4.4試驗設備及方法
6.4.5試驗結果分析
6.4.6加筋土擋牆地震響應分析
參考文獻

第七章柔性生態加筋擋牆現場試驗
7.1引言
7.1.1格賓結構及其組合結構
7.1.2柔性網面土工格柵加筋土擋牆
7.1.3加筋格賓橋臺
7.1.4綠色加筋格賓結構
7.1.5土工格柵包生態袋加筋土擋牆
7.2現場監測方案
7.2.1依託工程概況
7.2.2監測方案
7.2.3現場監測頻次
7.3加筋格賓擋牆現場監測結果及分析
7.3.1土壓力監測結果及分析
7.3.2拉筋及格賓籠變形監測結果及分析
7.3.3潛在破裂面研究
7.3.4格賓籠沉降規律研究
7.3.5格賓籠面板水平位移研究
7.4柔性網面土工格柵現場監測結果及分析
7.4.1垂直土壓力監測結果及分析
7.4.2水平土壓力監測結果及分析
7.4.3格柵拉筋變形監測結果及分析
7.5加筋格賓橋臺現場監測結果及分析
7.5.1垂直土壓力監測結果及分析
7.5.2水平土壓力監測結果及分析
7.5.3格賓網拉筋變形監測結果及分析
7.6綠色加筋格賓擋牆監測結果及分析
7.6.1基底不同方向的土壓力
7.6.2牆內豎向土壓力
7.6.3面牆後的水平土壓力
7.6.4筋材的拉應變
7.6.5加筋體的變形
7.7土工格柵包生態袋擋牆監測結果及分析
7.7.1豎向土壓力監測結果及分析
7.7.2水平土壓力監測結果及分析
7.7.3格柵拉筋變形監測結果及分析
參考文獻

第八章柔性生態加筋擋牆數值模擬
8.1格賓加筋擋土牆抗震數值模擬分析
8.1.1FLAC／FLAC3。簡介
8.1.2綠色加筋格賓模型試驗擋牆抗震有限差分法分析
8.1.3加筋格賓模型試驗擋牆抗震有限差分法分析
8.1.4工程實體擋牆抗震有限差分法分析
8.2柔性生態擋牆破壞機理數值分析
8.2.1普通工況柔性生態擋牆破壞機理數值分析
8.2.2半挖半填工況柔性生態加筋擋牆的破壞機理數值分析
8.3交通荷載作用下生態型加筋擋牆的動力響應數值分析
8.3.1模型建立
8.3.2動荷載選取與加載方式
8.3.3交通荷載作用下生態型加筋擋牆的動力響應數值分析
8.4加筋紅砂岩粗粒土細觀力學特性研究
8.4.1紅砂岩粗粒土細觀力學特性三維顆粒流模擬
8.4.2加筋紅砂岩粗粒土細觀力學特性三維顆粒流模擬
參考文獻

王泳嘉教授和淮南礦業學院的劍萬禧教授于1986年在第一屆全國巖石力學數值計算及模型試驗討論會上，首次向我國巖土工程界介紹了離散單元法的基本原理和應用實例。自此，離散單元法得到了國內工程界的高度重視，特別是顆粒流離散方法憑借其獨特的優勢被多次應用到巖土細觀力學特性研究中：周健等應用顆粒流理論模擬了砂土和黏土平面應變試驗的應力一應變曲線；劉文白和周健用顆粒流數值模擬分析了擴展基礎的上拔荷載與位移關系；周健和池永通過顆粒流數值模型試驗，對砂土和黏性土的室內平面應變試驗及其剪切帶形成和發展進行了數值模擬；周健、蘇燕和池永[52]引入不同的顆粒接觸連接本構模型，通過顆粒流數值模型試驗，從細觀力學角度對土的工程力學特性做了初步的研究；周健等[53]利用離散單元法中的二維顆粒流方法，通過對雙軸數值試樣施加循環等幅應變且控制加荷過程中試樣體積（面積）不變的方法，模擬了循環加荷條件下飽和砂土的液化特性；史旦達等[54]針對純圓顆粒模擬的缺陷，利用顆粒流計算程序的團顆粒方法開發了形狀近似實際角粒砂的角粒團顆粒，研究了顆粒形狀變化對數值試樣液化特性的影響及其細觀機理；羅勇通過引入顆粒流理論和開發顆粒流數模擬技術，通過大量的數值模擬試驗將顆粒的微觀結構參數和其組成材料的宏觀力學性能進行匹配，建立微觀的結構參數與宏觀力學響應聯系起來，使其對土體工程力學特性和傳遞規律過程有更深入的了解和發現；周健等基于散體介質理論，利用PFC2D內置FISH語言定義的流固之間的作用力方程和壓力梯度方程，求解不可壓縮流體中兩相介質的連續方程和Navier—Stocke方程，并嘗試用該理論模擬不同水壓下滲流引起砂土特性變化的全過程；周健等對不同密實度砂土中的群樁進行室內模型試驗，分析了樁土的一些宏觀特性，并為進一步進行顆粒流細觀模擬提供了必要的參數和宏觀依據。
所有這些研究成果均顯示出顆粒流離散元模擬具有廣闊的工程應用前景。但是，顆粒離散單元方法在加筋土細觀力學特性方面的應用還比較欠缺：王孝存利用二維顆粒流離散元程序PFC2D對水平和豎向加筋砂土地基的承載力和變形破壞性狀進行了較為深入的研究；張孟喜和張石磊[59]結合已完成的加筋土三軸試驗，采用基于離散元理論的顆粒流軟件（PFC2D）對試驗進行了仿真模擬，較好地擬合了H—V加筋砂土三軸試驗的應力一應變曲線，并通過觀測顆粒的受力情況分析了H—V加筋砂土的受力機理；周健等[60]利用顆粒流程序（PFC2D）對土工合成材料的拉拔試驗進行模擬，著重從細觀角度來分析土工合成材料與土的接觸界面；周健等[61]以室內模型試驗為基礎，建立土釘拉拔的三維顆粒流模型，從細觀力學角度驗證室內模型試驗中接觸面砂土位移場規律，研究成果對于進一步明確土釘拉拔的機理和接觸面的發展規律都具有意義。顯然，針對種類繁多的加筋土結構，應用離散元技術研究其細觀機理的工作仍然任重而道遠。