Влияние различных материалов наполнителя на характеристики георешетки

Jul 30, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 12330 (2023) Цитировать эту статью

344 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В данной статье представлено комплексное исследование численного и параметрического исследования связных грунтовых слоев, армированных георешетками, с упором на различные материалы наполнителя. Численные расчеты были подтверждены результатами испытаний модели с использованием программного обеспечения FLAC3D. Впоследствии проверенная модель была расширена до связных слоев грунта, армированных георешетками. Было смоделировано шесть случаев для исследования усиленных характеристик, включая реакцию давления на осадку, коэффициент улучшения несущей способности, процент уменьшения осадки и деформацию поверхности. Численные результаты подчеркивают, что важность превосходного армирования георешеток не должна затмевать внимание к механическим свойствам грунтового заполнения. В случае связного грунта в качестве наполнителя плохое улучшение характеристик, армированных георешетками, можно объяснить его низким модулем упругости и сцеплением. Параметрические исследования показывают, что геоячейки существенно влияют на усиленные характеристики, когда материал заполнения состоит из грунта основания с более высоким модулем упругости и более низким сцеплением. Кроме того, согласно этому численному исследованию, несвязный грунт с модулем упругости 20 МПа и трением 40° является оптимальным грунтом для заполнения карманов для укрепления связных грунтовых слоев.

Геоячейки имеют складную и сотовую геометрию, которая может улучшить видимое сцепление почвы благодаря системе трехмерного бокового ограничения (LL). Карманы геоячеистой конструкции заполняются гранулированными материалами, которые затем уплотняются для создания армированного композитного слоя. Благодаря превосходным армированным характеристикам и экономичности геоячейки широко применяются в геотехнической инженерии1,2,3,4,5,6,7,8. Геоячейки увеличивают сцепление почвы, сохраняя при этом трение, обеспечивая LL через свои вертикальные стенки. Помимо эффекта LL, обеспечиваемого геоячейками, при статической нагрузке наблюдаются два других усиленных эффекта: дисперсия вертикального напряжения и мембранный механизм9. Кроме того, геоячейки могут изолировать вибрации и снижать динамическое напряжение при динамических нагрузках9,10,11,12.

Испытания на нагрузку модельных плит широко используются для оценки несущей способности грунтовых слоев, армированных георешетками. Дэш и др.13,14 провели лабораторное испытание для изучения улучшения несущей способности ленточных фундаментов, опирающихся на песок, армированный георешетками, с точки зрения кривых осадки давления, коэффициентов улучшения несущей способности и осадки/пучения поверхности. Анализируя некоторые параметры, включая размер и модуль георешетки, глубину матраца георешетки и относительную плотность песка, автор заявил, что верхняя часть матраца георешетки должна находиться на глубине, равной 0,1 ширины основания, чтобы получить максимально усиленная производительность. После этого исследования последующие исследования, проведенные Уджавалом и др.11, Хегде и Ситхарамом15, Хегде и Ситхарамом16, Хегде и Ситхарамом17, Хегде и Ситхарамом18, Венкатешварлу и др.19, использовали эту глубину заглубления матраца из геоячеек для изучения поведения армированных почвенных слоев. на основе модели или испытаний на месте. Исторически сложилось так, что исследователи в первую очередь фокусировались на повышении несущей способности кроватей, армированных георешетками20,21, распределении нагрузки матрасов из георешеток22 и виброизоляции11,12. Эти результаты исследований оказали большое влияние на применение геоячеек в геотехнических работах и ​​строительстве земляных оснований. Кроме того, что касается численной технологии, многие исследователи приняли ее для изучения поведения почвенных слоев, армированных геоячейками. Уджавал и др.11, Хегде и Ситарам23, Лата и Сомванши24 использовали эквивалентный композитный подход (ECA) для моделирования композитного слоя геоячеек и почвы. Однако по мере развития методов моделирования использование реальных 3D-моделей для моделирования взаимодействия геоячеек и почвы становится все более заметным. Хан и др.25, а также Лата и Сомванши24 использовали ромбовидный узор для имитации формы георешетки. Кроме того, Лещинский и Линг26, Биабани и др.27, Нго и др.28, Сиабил и др.29 использовали для расчетов квадратную и шестиугольную структуру. Форма сот (фактическая форма) также была принята в последние годы17,19,30. В целом, использование фактической формы геоячеек в численных моделях может точно отразить поведение грунтовых слоев, армированных геоячейками, включая реакцию осадки на давление и осадку/пучение поверхности. Численное программное обеспечение позволяет эффективно рассчитывать различные случаи путем настройки параметров, что позволяет напрямую визуализировать усиленные механизмы и распределение напряжений посредством смещения и контуров напряжений.