基于离散元的 GFRP 筋-水泥土界面黏结特性分析

摘要：加筋水泥土结构的承载性能取决于筋体-水泥土界面的黏结性能。为深入探究 GFRP 筋-水泥土界面黏结性能的发挥机制，采用国产矩阵离散元软件 MatDEM 对水泥土中 GFRP 筋拉拔试验进行了数值模拟。首先，将数值模拟得到的荷载-位移曲线与试验结果进行对比，验证了数值模型的可靠性；然后，通过模拟计算分析筋体-水泥土界面位移场演化、剪切带发展及胶结破坏演化规律，从细观上揭示了 GFRP 筋-水泥土界面黏结滑移机理；最后，通过参数分析研究了 GFRP 筋体肋形态特征对界面黏结滑移特性的影响规律。研究结果表明：（1）GFRP 筋-水泥土界面黏结滑移全过程发生两次剪切破坏，当拉拔位移至 4mm 时发生第一次剪切破坏，当拉拔位移为 10mm 时发生第二次剪切破坏；（2）剪切带厚度与剪切颗粒数随拉拔位移的增加总体呈上升趋势，在拉拔初期上升趋势相对明显，随着界面滑移发展上升趋势逐渐减缓；（3）胶结破坏点随着拉拔位移的增加逐渐从界面处沿径向往两侧水泥土扩展，胶结破坏曲线与荷载-位移曲线都存在分段现象，且二者之间存在对应关系。(4) GFRP 筋体的肋距主要影响界面荷载峰值和谷值对应的拉拔位移，肋高对界面荷载峰值和谷值显著影响，且在恒定肋距下，存在最优肋高可最大程度调动界面黏结强度。研究成果可以为加筋水泥土结构界面承载设计计算实践提供必要参考。

关键词：水泥土；GFRP 筋；离散元；剪切带；界面滑移；参数分析

图 1 单元体试样

图2 水泥土中GFRP筋拉拔试验离散元模型(单位：mm)

图 4 拉拔结束后水泥土位移云图

图 5 不同拉拔位移下界面附近水泥土位移场演化过程

张根宝,何仕林,陈昌富,徐长节,毛凤山.基于离散元的GFRP筋-水泥土界面黏结特性分析[J/OL].工程地质学报：1-10[2022-05-12].

DOI:10.13544/j.cnki.jeg.2021-0629.