朱子超

土工格柵作為一種重要的加筋材料，是一種高強(qiáng)度聚合物產(chǎn)品(聚丙烯或聚乙烯)，呈網(wǎng)狀形式。土工格柵加入土體中，能提高土體的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。單向土工格柵的拉伸強(qiáng)度和最大負(fù)荷下應(yīng)變是各項(xiàng)工程設(shè)計(jì)中最基本的技術(shù)指標(biāo)，拉伸性能的好壞，可以通過拉伸試驗(yàn)進(jìn)行測試。測定土工格柵拉伸性能的試驗(yàn)方法有單條法和多條法。由于單條試樣在拉伸測試后，所測得的拉伸強(qiáng)度和應(yīng)變不能真實(shí)、整體全面反映樣品的實(shí)際情況;而采用多條法試樣，可以有效地減小誤差，使試驗(yàn)結(jié)果更加符合實(shí)際情況，所以中國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[2]和國外先進(jìn)國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[3-5]均采用多條法拉伸。在加筋土工程中，壓實(shí)機(jī)械的碾壓是導(dǎo)致土工格柵強(qiáng)度降低的主要因素之一。通過對碾壓前后的單向土工格柵進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，可得到土工格柵強(qiáng)度損失的特征。

1 試驗(yàn)方法和過程

拉伸實(shí)驗(yàn)采用儀器為南京土壤儀器廠生產(chǎn)改進(jìn)的TZY-1型土工合成材料綜合測定儀，夾具為平網(wǎng)紋式，試驗(yàn)中用 1層 ～2層襯墊，拉伸速率50mm/min，試驗(yàn)方法參照交通部JTG E50-2006公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行操作。

單向土工格柵規(guī)格:TGDG 50;單位面積質(zhì)量:550g/m2±50g/m2;卷寬:2.0m;抗拉強(qiáng)度:不小于1.0 kN/條，不小于50 kN/m;應(yīng)變2%抗拉強(qiáng)度:不小于0.2 kN/條，不小于10 kN/m。

2 不同條數(shù)土工格柵單向拉伸試驗(yàn)

試驗(yàn)材料為出廠后未在工程中使用的單向土工格柵，為研究不同試樣條數(shù)對試驗(yàn)結(jié)果的影響，分別取單條，2條，3條，4條，5條單向土工格柵。在加固路基應(yīng)用中，主要是利用土工格柵應(yīng)變很小時(shí)的拉伸特性，故在試驗(yàn)中分別讀取斷裂拉力及所對應(yīng)的應(yīng)變，及應(yīng)變達(dá)到 2%時(shí)拉伸力。所謂斷裂拉力就是土工格柵試樣被拉伸直至斷裂過程中所能承受的最大拉力，以 kN表示。具體測試數(shù)據(jù)處理如下:

單條拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，斷裂拉力為:1.03 kN;應(yīng)變:11.75%;應(yīng)變2%時(shí)拉伸力0.34 kN;2條拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，斷裂拉力為:1.84 kN;應(yīng)變:12.22%;應(yīng)變2%時(shí)拉伸力0.59 kN;3條拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，斷裂拉力為:2.69 kN;應(yīng)變:13.34%;應(yīng)變2%時(shí)拉伸力0.78 kN;4條拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，斷裂拉力為:4.00 kN;應(yīng)變:14.48%;應(yīng)變2%時(shí)拉伸力0.99 kN;5條拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，斷裂拉力為:4.83 kN;應(yīng)變: 14.12%;應(yīng)變2%時(shí)拉伸力1.23 kN。

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)土工格柵多條受力時(shí)，所受力值并不是單條成倍數(shù)的累加，而是有不同程度的減少，其減少量與設(shè)計(jì)值的比例為力值損失。如表 1，圖 1所示，由表 1可以看出，隨著試驗(yàn)條數(shù)的增加，2%應(yīng)變時(shí)拉伸力逐漸減少，其中單條拉力最大，5條拉力最小，兩者相差 27.6%;如果采用單條試驗(yàn)結(jié)果指導(dǎo)設(shè)計(jì)，結(jié)果偏大，對于工程而言偏不安全。

表1 不同條數(shù)拉伸試驗(yàn)力值對比

當(dāng)土工格柵多條受力時(shí)，隨著受力條數(shù)增加，伸長率也在增加(見圖2)。

3 土工格柵經(jīng)碾壓后拉伸試驗(yàn)

現(xiàn)場土工格柵鋪在200mm厚度碎石墊層上，經(jīng)動(dòng)力碾壓(壓實(shí)度為90%)后，取出碾壓后的單向土工格柵，在室內(nèi)再進(jìn)行單條和 2條拉伸實(shí)驗(yàn)，與未碾壓樣品對比，為研究現(xiàn)場施工碾壓對土工格柵性能的影響。

碾壓后單條拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，斷裂拉力:0.95 kN;應(yīng)變:11.05%;應(yīng)變2%時(shí)拉伸力0.33 kN。

碾壓后2條拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，斷裂拉力:1.98 kN;應(yīng)變:12.14%;應(yīng)變2%時(shí)拉伸力0.61 kN。

表2 碾壓前后伸長率變化表(破壞) %

表3 碾壓前后拉力對比表(應(yīng)變2%)

通過以上數(shù)據(jù)分析，可以初步得出如下結(jié)論:當(dāng)土工格柵被碾壓后，所受力值也有不同程度的減少，碾壓后單條斷裂拉力值損失7.77%，2條損失約3.88%。土工格柵被碾壓后，當(dāng)其被破壞時(shí)，所對應(yīng)的伸長率是減小的，如表 2所示。應(yīng)變 2%時(shí)拉伸力在碾壓后也有一定的減小，如表 3所示。

4 結(jié)語

通過單向土工格柵材料的筋材試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，得到了以下結(jié)論:1)當(dāng)單向土工格柵多條受力時(shí)，所受力值并不是單條的成倍數(shù)的累加，而是有不同程度的減少:完全破壞時(shí)減少量為 3%～13%，小應(yīng)變(2%)受力減少量為13%～28%;2)當(dāng)單向土工格柵多條受力時(shí)，隨著受力條數(shù)增加，伸長率也有1%～5%增加;3)當(dāng)單向土工格柵被碾壓后，所受力值有不同程度的減少;4)單向土工格柵被碾壓后，當(dāng)其被破壞時(shí)，所對應(yīng)的伸長率是減小的。

[1] JTGE50-2006，公路工程土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2] GB/T 15788-2005，土工布及其有關(guān)產(chǎn)品 寬條拉伸實(shí)驗(yàn)方法[S].

[3] ASTM D 4595-1986，土工布及其有關(guān)產(chǎn)品 寬條拉伸實(shí)驗(yàn)方法[S].

[4] BS 6906.1-1987，土工布及其有關(guān)產(chǎn)品 寬條拉伸實(shí)驗(yàn)方法[S].

[5] NFG 38-012-1989，土工布及其有關(guān)產(chǎn)品 寬條拉伸實(shí)驗(yàn)方法[S].

[6] 《土工合成材料工程應(yīng)用手冊》編寫委員會(huì).土工合成材料工程應(yīng)用手冊[M].第 2版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.