基于不同路堤加筋形式的土拱效应离散元

曹军¹, 叶庭¹, 李潭潭¹, 王康宇^2*

1. 中国建筑第八工程局有限公司, 上海 200120; 

2. 浙江工业大学土木工程学院, 杭州 310014.

摘要：基于室内Trapdoor 模型试验,采用MatDEM 离散元软件将双向土工格栅二维化，从土拱率、位移、力链和加筋体受力的角度对不同加筋形式下土体内土拱效应和拉膜效应作用进行了宏微观分析。结果表明:设置加筋可以有效提升土体内的荷载转移效率，减少土体表面的差异沉降，且土工布比土工格栅更能保持土体内部土拱结构的稳定；采用土工格栅加筋时,拱脚处为受力薄弱点，易发生土体垮塌，对土拱结构的稳定性造成影响；随着活动门的下移，加筋层以上土体内形成半圆形的土拱结构，土拱效应和拉膜效应共同工作。为衡量拉膜效应对荷载转移的贡献情况，定义了拉膜效应贡献率，最终状态时土工格栅和土工布的拉膜效应贡献率分别为40. 78%和30. 32%，说明加筋情况下土拱效应在荷载转移中发挥主要作用，加筋体为土工格栅时，拉膜效应转移的荷载占比更大。

关键词：土拱效应；拉膜效应；MatDEM；加筋体；Trapdoor 试验

图1　试验装置图

图2　加筋体DEM 模型

图4　Trapdoor 离散元模型

图5　隔墙示意图

图6　DEM 和试验土拱率曲线

图9　土体填料沉降位移云图

图11　力链图

图12　活动门中心垫层以上沿土体高度的竖向应力变化

曹军,叶庭,李潭潭,等.基于不同路堤加筋形式的土拱效应离散元[J].科学技术与工程,2023,23(33):14420-14427.