RAP材料用作擋墻填料的性能研究：基于室內(nèi)模型與數(shù)值模擬一、引言1.1研究背景與意義隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅猛發(fā)展，道路的新建與改擴(kuò)建工程持續(xù)推進(jìn)，由此產(chǎn)生了大量的廢舊瀝青路面材料（RecycledAsphaltPavement，簡稱RAP）。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國僅干線公路大中修工程，每年產(chǎn)生的瀝青路面舊料（RAP）就達(dá)近2億噸。這些廢棄材料若處置不當(dāng)，不僅會(huì)占用大量寶貴的土地資源，還會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，如土壤污染、水污染等，同時(shí)也是對(duì)資源的極大浪費(fèi)。在資源日益緊張和環(huán)保要求愈發(fā)嚴(yán)格的背景下，對(duì)RAP材料的再生利用已成為國內(nèi)外道路工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。目前，RAP材料的主要利用方式是通過廠拌熱再生技術(shù)，將其應(yīng)用于新的熱拌瀝青（HMA-RAP）、溫拌瀝青（WMA-RAP）或冷拌瀝青（CMA-RAP）中。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，RAP材料的利用仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如RAP的變異性對(duì)混合料的路用性能影響較大，不同來源、年限、保存條件的RAP，其化學(xué)成分和性能差異明顯，導(dǎo)致再生混合料的質(zhì)量穩(wěn)定性難以保證。此外，在RAP高摻量應(yīng)用的探索與實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，實(shí)際廠拌熱再生工程中需要減小RAP料中5mm以下細(xì)料部分的使用比例來提高再生混合料中RAP摻量，這使得大量RAP細(xì)集料得不到有效利用。擋土墻作為一種常見的支擋結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于道路、橋梁、建筑等工程領(lǐng)域。傳統(tǒng)的擋土墻填料多采用砂土、碎石等天然材料，隨著天然資源的逐漸減少，尋找新型的替代材料成為當(dāng)務(wù)之急。RAP材料具有一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，將其用作擋墻填料，不僅可以實(shí)現(xiàn)廢舊材料的資源化利用，減少對(duì)天然材料的依賴，降低工程成本，還能有效解決RAP材料的處置難題，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。目前，關(guān)于RAP材料用作擋墻填料的研究還相對(duì)較少，對(duì)其基本物理力學(xué)性質(zhì)、蠕變特性以及在擋墻結(jié)構(gòu)中的力學(xué)行為等方面的認(rèn)識(shí)還不夠深入。因此，開展RAP材料用作擋墻填料的室內(nèi)模型試驗(yàn)與數(shù)值分析具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。通過本研究，期望能夠深入揭示RAP材料用作擋墻填料時(shí)的力學(xué)性能和變形特性，為其在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)和技術(shù)支持，推動(dòng)RAP材料在道路工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)資源的循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1RAP材料基本物理力學(xué)性質(zhì)研究國內(nèi)外學(xué)者對(duì)RAP材料的基本物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了廣泛研究。在物理性質(zhì)方面，研究涵蓋了RAP的瀝青含量、比重、顆粒級(jí)配等指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，RAP的瀝青含量因來源不同而存在較大差異，這對(duì)其后續(xù)利用有著重要影響。其比重和顆粒級(jí)配也與傳統(tǒng)砂石填料有所不同，這些差異會(huì)影響RAP在工程應(yīng)用中的性能表現(xiàn)。在力學(xué)性質(zhì)研究中，眾多學(xué)者通過室內(nèi)試驗(yàn)，如直剪試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)等，探究了RAP的抗剪強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度等特性。有研究表明，RAP的抗剪強(qiáng)度與豎向應(yīng)力、剪應(yīng)力水平密切相關(guān)。在不同的豎向應(yīng)力和剪應(yīng)力水平下，RAP的抗剪強(qiáng)度呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律。此外，部分學(xué)者還關(guān)注到RAP中瀝青的粘滯性和溫度敏感性對(duì)其力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)溫度變化會(huì)導(dǎo)致RAP的力學(xué)性能發(fā)生顯著改變。1.2.2RAP材料作為擋墻填料蠕變特性的分析對(duì)于RAP材料作為擋墻填料的蠕變特性研究，目前相關(guān)成果相對(duì)較少。一些研究通過自行改裝應(yīng)力控制式直剪儀，開展不同擊實(shí)溫度、豎向應(yīng)力和剪應(yīng)力水平下的直剪蠕變?cè)囼?yàn)，來探明RAP的蠕變變形特性和蠕變破壞機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，豎向應(yīng)力對(duì)RAP的蠕變特性有顯著影響，隨著豎向應(yīng)力的增加，剪應(yīng)變和剪應(yīng)變率隨蠕變時(shí)間的變化規(guī)律也會(huì)發(fā)生改變。不同擊實(shí)溫度也會(huì)對(duì)RAP的蠕變特性產(chǎn)生影響。模擬不同季節(jié)施工溫度的試驗(yàn)表明，溫度變化會(huì)改變RAP的蠕變曲線、蠕變速率以及蠕變破壞時(shí)間。基于這些試驗(yàn)結(jié)果，部分學(xué)者建立了考慮擊實(shí)溫度影響的蠕變模型，如基于Singh-Mitchell提出的關(guān)于土的三參數(shù)蠕變模型，拓展得到反映RAP蠕變特性的模型，并通過對(duì)比模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測結(jié)果，驗(yàn)證了模型的有效性。1.2.3RAP材料用作擋墻填料數(shù)值模擬分析在數(shù)值模擬分析方面，已有研究利用有限元軟件，如ANSYS、ABAQUS等，對(duì)RAP材料用作擋墻填料的力學(xué)行為進(jìn)行模擬。通過建立加筋RAP擋墻模型，模擬不同工況下?lián)鯄Φ奈灰?、土壓力等力學(xué)響應(yīng)。研究中，首先需要獲取RAP材料的相關(guān)參數(shù)，如彈性模量、泊松比、內(nèi)摩擦角等，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)模型進(jìn)行合理的簡化和假設(shè)。通過數(shù)值模擬與室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)值模型的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析不同工況對(duì)加筋RAP擋墻位移的影響，以及擋墻水平位移量隨時(shí)間的變化規(guī)律。部分研究還將RAP材料與傳統(tǒng)砂土擋墻填料進(jìn)行數(shù)值模擬對(duì)比，分析兩者在擋墻面板水平位移、豎向沉降等方面的差異，為RAP材料在擋墻工程中的應(yīng)用提供了更全面的理論依據(jù)。然而，目前的數(shù)值模擬研究仍存在一些局限性，如對(duì)復(fù)雜邊界條件和材料非線性特性的考慮不夠完善，需要進(jìn)一步深入研究和改進(jìn)。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容RAP材料基本指標(biāo)參數(shù)研究：通過室內(nèi)試驗(yàn)，獲取RAP材料的基本物理力學(xué)指標(biāo)，如瀝青含量、比重、顆粒級(jí)配、擊實(shí)特性、抗剪強(qiáng)度等，并與傳統(tǒng)砂石填料的相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，深入探究RAP材料作為擋墻填料的適用性。加筋RAP擋墻室內(nèi)模型試驗(yàn)：設(shè)計(jì)并制作加筋RAP擋墻室內(nèi)模型，模擬實(shí)際工程中的受力和邊界條件。詳細(xì)研究不加筋和加筋兩種工況下，擋墻面板的水平位移、RAP填料的豎向沉降、擋墻的豎向土壓力和水平土壓力以及土工格柵的應(yīng)變等力學(xué)響應(yīng)，并對(duì)兩種工況的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行全面對(duì)比分析。RAP材料用作加筋擋墻填料的數(shù)值分析：基于室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，運(yùn)用有限元軟件建立加筋RAP擋墻數(shù)值模型。通過模型驗(yàn)證確保數(shù)值模型的準(zhǔn)確性后，深入分析不同工況對(duì)加筋RAP擋墻位移的影響，以及擋墻水平位移量隨時(shí)間的變化規(guī)律。同時(shí)，將RAP材料與傳統(tǒng)砂土擋墻填料進(jìn)行數(shù)值模擬對(duì)比，分析兩者在擋墻面板水平位移、豎向沉降等方面的差異。考慮擊實(shí)溫度影響的RAP蠕變模型建立：考慮RAP中瀝青的粘滯性和溫度敏感性，通過自行改裝應(yīng)力控制式直剪儀，開展不同擊實(shí)溫度、豎向應(yīng)力和剪應(yīng)力水平下的直剪蠕變?cè)囼?yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，建立考慮擊實(shí)溫度影響的RAP蠕變模型，并通過對(duì)比試驗(yàn)實(shí)測與模型預(yù)測結(jié)果，驗(yàn)證模型的有效性。1.3.2研究方法室內(nèi)試驗(yàn)法：進(jìn)行一系列室內(nèi)試驗(yàn)，包括常規(guī)物理指標(biāo)試驗(yàn)（如瀝青含量測定、比重測試、顆粒級(jí)配分析）、擊實(shí)試驗(yàn)、直剪試驗(yàn)、直剪蠕變?cè)囼?yàn)等。通過這些試驗(yàn)，獲取RAP材料的基本性質(zhì)和力學(xué)性能參數(shù)，為后續(xù)的模型試驗(yàn)和數(shù)值分析提供數(shù)據(jù)支持。模型試驗(yàn)法：設(shè)計(jì)并搭建加筋RAP擋墻室內(nèi)模型，按照相似性原理，對(duì)模型施加相應(yīng)的荷載，模擬實(shí)際工程中的工況。在試驗(yàn)過程中，利用高精度的測量儀器，如位移傳感器、壓力傳感器等，實(shí)時(shí)監(jiān)測擋墻的各項(xiàng)力學(xué)響應(yīng)，獲取第一手試驗(yàn)數(shù)據(jù)。數(shù)值模擬法：運(yùn)用有限元分析軟件，如ABAQUS、ANSYS等，建立加筋RAP擋墻的數(shù)值模型。在模型中合理定義材料參數(shù)、邊界條件和荷載工況，通過數(shù)值模擬計(jì)算，得到擋墻在不同工況下的力學(xué)響應(yīng)。將數(shù)值模擬結(jié)果與室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，確保數(shù)值模型的可靠性和準(zhǔn)確性。理論分析法：基于土力學(xué)、材料力學(xué)等相關(guān)理論，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行深入分析。建立考慮擊實(shí)溫度影響的RAP蠕變模型，從理論層面揭示RAP材料用作擋墻填料時(shí)的力學(xué)性能和變形特性的內(nèi)在規(guī)律。1.4研究目標(biāo)與技術(shù)路線本研究旨在通過室內(nèi)模型試驗(yàn)與數(shù)值分析，深入探究RAP材料用作擋墻填料的力學(xué)性能和變形特性，為其在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供全面、可靠的理論依據(jù)和技術(shù)支持。具體研究目標(biāo)如下：明確RAP材料基本物理力學(xué)性質(zhì)：精確測定RAP材料的各項(xiàng)基本物理力學(xué)指標(biāo)，如瀝青含量、比重、顆粒級(jí)配、擊實(shí)特性、抗剪強(qiáng)度等，并與傳統(tǒng)砂石填料的相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)比分析，從而準(zhǔn)確評(píng)價(jià)RAP材料作為擋墻填料的適用性。揭示加筋RAP擋墻力學(xué)響應(yīng)規(guī)律：通過精心設(shè)計(jì)并實(shí)施加筋RAP擋墻室內(nèi)模型試驗(yàn)，模擬實(shí)際工程中的復(fù)雜受力和邊界條件，深入研究不加筋和加筋兩種工況下，擋墻面板的水平位移、RAP填料的豎向沉降、擋墻的豎向土壓力和水平土壓力以及土工格柵的應(yīng)變等力學(xué)響應(yīng)，全面對(duì)比分析兩種工況的試驗(yàn)結(jié)果，揭示加筋對(duì)RAP擋墻力學(xué)性能的影響機(jī)制。建立準(zhǔn)確的數(shù)值模型并深入分析：基于室內(nèi)試驗(yàn)所獲得的可靠數(shù)據(jù)，運(yùn)用先進(jìn)的有限元軟件建立高度精確的加筋RAP擋墻數(shù)值模型。通過嚴(yán)格的模型驗(yàn)證確保數(shù)值模型的準(zhǔn)確性后，深入分析不同工況對(duì)加筋RAP擋墻位移的影響，以及擋墻水平位移量隨時(shí)間的變化規(guī)律。同時(shí)，將RAP材料與傳統(tǒng)砂土擋墻填料進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)值模擬對(duì)比，全面分析兩者在擋墻面板水平位移、豎向沉降等方面的差異，為工程實(shí)踐提供有力的參考。構(gòu)建考慮擊實(shí)溫度的蠕變模型：充分考慮RAP中瀝青的粘滯性和溫度敏感性，通過自主改裝應(yīng)力控制式直剪儀，開展不同擊實(shí)溫度、豎向應(yīng)力和剪應(yīng)力水平下的直剪蠕變?cè)囼?yàn)。依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，成功建立考慮擊實(shí)溫度影響的RAP蠕變模型，并通過對(duì)比試驗(yàn)實(shí)測與模型預(yù)測結(jié)果，驗(yàn)證模型的有效性和可靠性，為RAP材料在擋墻工程中的長期穩(wěn)定性分析提供科學(xué)的理論模型。本研究的技術(shù)路線如圖1所示：準(zhǔn)備階段：聯(lián)系道路養(yǎng)護(hù)公司，獲取具有代表性的RAP材料，并對(duì)其進(jìn)行基本物理力學(xué)性質(zhì)測試，包括瀝青含量、比重、顆粒級(jí)配、擊實(shí)特性等試驗(yàn)，同時(shí)選擇合適的加筋材料，如土工格柵，并了解其基本性能。室內(nèi)模型試驗(yàn)階段：根據(jù)相似性原理，設(shè)計(jì)并制作加筋RAP擋墻室內(nèi)模型，確定模型箱尺寸和加筋RAP擋墻尺寸。制定詳細(xì)的試驗(yàn)測量方案，包括RAP材料的填筑與擊實(shí)方法、土工格柵用量設(shè)計(jì)及應(yīng)變片的布置位置、測試所用元器件布置方案等。明確試驗(yàn)加載方案，確定加筋RAP擋墻施加荷載的大小和加載方式。在試驗(yàn)過程中，使用高精度測量儀器，實(shí)時(shí)監(jiān)測擋墻面板水平位移、RAP填料豎向沉降、擋墻豎向土壓力和水平土壓力以及土工格柵應(yīng)變等力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行記錄和整理。數(shù)值分析階段：基于室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，獲取RAP材料的各項(xiàng)參數(shù)，如彈性模量、泊松比、內(nèi)摩擦角等，并運(yùn)用有限元軟件建立加筋RAP擋墻數(shù)值模型。通過將數(shù)值模擬結(jié)果與室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。利用驗(yàn)證后的模型，分析不同工況（如不同荷載大小、不同加筋間距等）對(duì)加筋RAP擋墻位移的影響，以及擋墻水平位移量隨時(shí)間的變化規(guī)律。同時(shí)，將RAP材料與傳統(tǒng)砂土擋墻填料進(jìn)行數(shù)值模擬對(duì)比，分析兩者在擋墻面板水平位移、豎向沉降等方面的差異。蠕變模型建立階段：對(duì)常規(guī)應(yīng)變控制式直剪儀進(jìn)行改造，加裝定滑輪系統(tǒng)，使其能夠進(jìn)行應(yīng)力控制直剪蠕變?cè)囼?yàn)。開展不同擊實(shí)溫度（如0℃、20℃、50℃）、豎向應(yīng)力和剪應(yīng)力水平下的直剪蠕變?cè)囼?yàn)，記錄剪應(yīng)變和剪應(yīng)變率隨蠕變時(shí)間的變化數(shù)據(jù)?；赟ingh-Mitchell三參數(shù)蠕變模型，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定模型參數(shù)，并建立考慮擊實(shí)溫度影響的RAP蠕變模型。通過對(duì)比試驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)與模型預(yù)測結(jié)果，驗(yàn)證模型的有效性。結(jié)果分析與總結(jié)階段：對(duì)室內(nèi)模型試驗(yàn)和數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行綜合分析，總結(jié)RAP材料用作擋墻填料的力學(xué)性能和變形特性，以及加筋對(duì)擋墻性能的影響規(guī)律。撰寫研究報(bào)告，提出RAP材料在擋墻工程中應(yīng)用的建議和注意事項(xiàng)，為實(shí)際工程提供理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。[此處插入技術(shù)路線圖]圖1技術(shù)路線圖二、材料基本指標(biāo)參數(shù)與加筋RAP擋墻模型試驗(yàn)方案2.1試驗(yàn)材料基本指標(biāo)參數(shù)2.1.1RAP材料本研究中的RAP材料來源于[具體道路養(yǎng)護(hù)公司名稱]負(fù)責(zé)養(yǎng)護(hù)的[具體道路名稱]的銑刨廢料。該道路服役年限為[X]年，交通流量較大，經(jīng)歷了長期的車輛荷載作用和自然環(huán)境因素的影響。對(duì)采集的RAP材料進(jìn)行物理性質(zhì)分析，其顆粒組成通過篩分試驗(yàn)確定。結(jié)果顯示，RAP材料的粒徑分布范圍較廣，從細(xì)集料到粗集料均有分布，其中[具體粒徑范圍]的顆粒含量占比較高。這種顆粒組成特點(diǎn)使得RAP材料具有一定的級(jí)配連續(xù)性，但與傳統(tǒng)的砂石填料級(jí)配仍存在差異。在實(shí)際工程應(yīng)用中，這種顆粒組成可能會(huì)影響擋墻的壓實(shí)效果和穩(wěn)定性。例如，較多的細(xì)顆?？赡軙?huì)導(dǎo)致在壓實(shí)過程中，細(xì)顆粒填充在粗顆粒的空隙中，使得壓實(shí)后的RAP材料更加密實(shí)，但也可能增加材料的內(nèi)摩擦力，從而影響擋墻的整體力學(xué)性能。通過比重瓶法測定RAP材料的比重為[具體比重?cái)?shù)值]，該數(shù)值與普通砂石填料的比重有所不同。比重的差異反映了RAP材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成分的特點(diǎn)，由于其含有一定量的瀝青等有機(jī)物質(zhì)，導(dǎo)致其比重相對(duì)較小。這一特性在擋墻設(shè)計(jì)中需要考慮，因?yàn)楸戎氐拇笮?huì)影響擋墻的自重計(jì)算，進(jìn)而影響擋墻基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析。此外，RAP材料的瀝青含量通過燃燒法測定為[具體瀝青含量數(shù)值]。瀝青的存在賦予了RAP材料一定的粘結(jié)性和柔韌性，使其在一定程度上能夠承受拉力和變形。在擋墻結(jié)構(gòu)中，瀝青的粘結(jié)作用可以增強(qiáng)顆粒之間的連接，提高RAP材料的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。然而，隨著RAP材料中瀝青的老化，其粘結(jié)性能會(huì)逐漸下降，這可能會(huì)對(duì)擋墻的長期性能產(chǎn)生不利影響。因此，在后續(xù)的研究和工程應(yīng)用中，需要關(guān)注瀝青老化對(duì)RAP材料性能的影響，并采取相應(yīng)的措施來改善其性能。2.1.2加筋材料本試驗(yàn)選用的加筋材料為[具體型號(hào)]的土工格柵，其類型為塑料土工格柵。這種土工格柵具有較高的強(qiáng)度和良好的柔韌性，能夠有效地與RAP材料協(xié)同工作，提高擋墻的整體穩(wěn)定性。土工格柵的規(guī)格參數(shù)如下：幅寬為[具體幅寬數(shù)值]m，網(wǎng)格尺寸為[具體縱向尺寸數(shù)值]×[具體橫向尺寸數(shù)值]mm，單位面積質(zhì)量為[具體質(zhì)量數(shù)值]g/m2。這些規(guī)格參數(shù)決定了土工格柵在擋墻中的布置方式和加筋效果。例如，合適的網(wǎng)格尺寸可以使RAP材料更好地嵌入土工格柵的網(wǎng)格中，增強(qiáng)兩者之間的摩擦力和咬合力，從而提高加筋效果。在力學(xué)性能方面，土工格柵的每延米縱向拉伸屈服力為[具體縱向拉伸屈服力數(shù)值]kN/m，每延米橫向拉伸屈服力為[具體橫向拉伸屈服力數(shù)值]kN/m，縱向屈服伸長率為[具體縱向屈服伸長率數(shù)值]%，橫向屈服伸長率為[具體橫向屈服伸長率數(shù)值]%。這些力學(xué)性能指標(biāo)反映了土工格柵在承受拉力時(shí)的強(qiáng)度和變形能力。較高的拉伸屈服力能夠保證土工格柵在擋墻受到外力作用時(shí)，不會(huì)輕易發(fā)生斷裂，從而有效地約束RAP材料的變形。而適當(dāng)?shù)那扉L率則可以使土工格柵在一定程度上適應(yīng)擋墻的變形，避免因變形過大而導(dǎo)致加筋失效。土工格柵在加筋RAP擋墻中的加筋原理主要基于摩擦和咬合作用。當(dāng)擋墻受到外力作用時(shí)，RAP材料會(huì)產(chǎn)生側(cè)向位移和變形，土工格柵通過與RAP材料之間的摩擦力和咬合作用，將RAP材料的部分荷載傳遞到周圍的土體中，從而減小擋墻的側(cè)向壓力和變形。同時(shí)，土工格柵的存在還可以增加擋墻的整體剛度，提高其抵抗變形的能力。例如，當(dāng)擋墻受到水平推力時(shí)，土工格柵會(huì)與RAP材料共同抵抗推力，使得擋墻的變形更加均勻，避免出現(xiàn)局部破壞的情況。此外，土工格柵還可以改善擋墻的應(yīng)力分布，將集中應(yīng)力分散到更大的范圍內(nèi)，從而提高擋墻的穩(wěn)定性。2.2室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒鄣脑O(shè)計(jì)2.2.1模型箱尺寸設(shè)計(jì)在進(jìn)行加筋RAP擋墻室內(nèi)模型試驗(yàn)時(shí)，模型箱尺寸的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，需依據(jù)相似性原理進(jìn)行確定。相似性原理要求模型與原型在幾何、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力等方面保持相似。對(duì)于本試驗(yàn)，幾何相似是基礎(chǔ)，即模型箱的尺寸與實(shí)際工程中擋墻的尺寸應(yīng)滿足一定的比例關(guān)系。在實(shí)際工程中，擋墻的尺寸通常較大，為了在室內(nèi)有限的空間內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，需要對(duì)其進(jìn)行縮尺。經(jīng)過綜合考慮，本試驗(yàn)確定模型箱的長度為[X]m，寬度為[X]m，高度為[X]m。這一尺寸的選擇主要基于以下因素：一是要保證模型能夠充分反映實(shí)際擋墻的力學(xué)行為，避免因尺寸過小而導(dǎo)致邊界效應(yīng)等問題對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大影響；二是要考慮室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備的承載能力和操作空間，確保模型的制作、安裝和測試能夠順利進(jìn)行。模型箱尺寸對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和代表性有著重要影響。若模型箱尺寸過小，RAP填料在填筑和壓實(shí)過程中可能會(huì)受到邊界的約束，導(dǎo)致其內(nèi)部應(yīng)力分布不均勻，從而影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如，當(dāng)模型箱寬度過窄時(shí)，靠近兩側(cè)壁的RAP填料在壓實(shí)過程中可能會(huì)受到側(cè)壁的摩擦力作用，使得這部分填料的壓實(shí)度與模型內(nèi)部的壓實(shí)度存在差異，進(jìn)而影響擋墻的整體力學(xué)性能。此外，尺寸過小還可能導(dǎo)致模型無法模擬實(shí)際擋墻中的一些關(guān)鍵現(xiàn)象，如土體的整體變形和破壞模式等，降低試驗(yàn)結(jié)果的代表性。相反，若模型箱尺寸過大，不僅會(huì)增加試驗(yàn)成本和操作難度，還可能因?yàn)樵囼?yàn)設(shè)備的量程限制而無法準(zhǔn)確測量相關(guān)參數(shù)。例如，大型模型箱需要更大的加載設(shè)備來施加荷載，而實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的加載設(shè)備可能無法滿足其要求，導(dǎo)致無法對(duì)模型進(jìn)行有效的加載和測試。因此，在設(shè)計(jì)模型箱尺寸時(shí)，需要在保證試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性和代表性的前提下，綜合考慮試驗(yàn)成本、操作難度和設(shè)備條件等因素，選擇合適的尺寸。2.2.2加筋RAP擋墻尺寸設(shè)計(jì)加筋RAP擋墻的尺寸設(shè)計(jì)同樣遵循相似性原理，以確保模型能夠準(zhǔn)確模擬實(shí)際工程中的擋墻行為。本試驗(yàn)中，加筋RAP擋墻的高度設(shè)計(jì)為[X]m，坡度為[X]。擋墻高度的確定與實(shí)際工程的相似關(guān)系密切相關(guān)。在實(shí)際工程中，擋墻高度會(huì)根據(jù)地形、地質(zhì)條件以及工程需求等因素而有所不同。本試驗(yàn)選取的擋墻高度是在對(duì)實(shí)際工程案例進(jìn)行調(diào)研和分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合相似比進(jìn)行確定的。通過合理的縮尺，使得模型擋墻高度既能反映實(shí)際擋墻在受力和變形方面的主要特征，又能在模型箱內(nèi)進(jìn)行有效的模擬和測試。例如，在一些道路工程中，常見的擋墻高度在[具體范圍]之間，本試驗(yàn)根據(jù)相似比將其縮尺為[X]m，以滿足室內(nèi)試驗(yàn)的要求。擋墻坡度的設(shè)計(jì)依據(jù)主要是考慮到實(shí)際工程中擋墻的穩(wěn)定性和受力特點(diǎn)。不同的坡度會(huì)影響擋墻的土壓力分布和抗滑穩(wěn)定性。一般來說，坡度越陡，擋墻所承受的土壓力越大，對(duì)擋墻的穩(wěn)定性要求也越高。在本試驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)際工程中常見的擋墻坡度范圍，并結(jié)合試驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，確定擋墻坡度為[X]。這樣的坡度設(shè)計(jì)既能保證模型擋墻在試驗(yàn)過程中的穩(wěn)定性，又能模擬實(shí)際工程中擋墻在該坡度條件下的力學(xué)行為。例如，在一些填方路段的擋墻工程中，坡度通常在[具體范圍]之間，本試驗(yàn)選取的[X]坡度處于該范圍內(nèi)，具有一定的代表性。通過合理設(shè)計(jì)加筋RAP擋墻的高度和坡度，能夠使模型更好地模擬實(shí)際工程中的擋墻情況，為后續(xù)研究擋墻在不同工況下的力學(xué)響應(yīng)提供可靠的基礎(chǔ)。2.3試驗(yàn)測量方案設(shè)計(jì)2.3.1RAP材料的填筑與擊實(shí)在進(jìn)行加筋RAP擋墻室內(nèi)模型試驗(yàn)時(shí)，RAP材料的填筑與擊實(shí)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性有著重要影響。本試驗(yàn)采用分層填筑的方式，每層填筑厚度控制為[X]cm。這一厚度的選擇是基于對(duì)實(shí)際工程施工經(jīng)驗(yàn)的參考以及前期預(yù)試驗(yàn)的結(jié)果。在實(shí)際工程中，類似擋墻填料的填筑厚度通常在一定范圍內(nèi)，選擇[X]cm既能保證填筑過程的順利進(jìn)行，又能較好地模擬實(shí)際工況。同時(shí)，前期預(yù)試驗(yàn)表明，該填筑厚度在保證壓實(shí)效果和試驗(yàn)效率方面具有較好的平衡。在擊實(shí)方法上，選用[具體型號(hào)]的電動(dòng)擊實(shí)儀進(jìn)行擊實(shí)操作。電動(dòng)擊實(shí)儀具有操作簡便、擊實(shí)能量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，能夠確保每次擊實(shí)的效果一致。在擊實(shí)過程中，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行操作，控制擊實(shí)次數(shù)和擊實(shí)能量，以保證RAP材料達(dá)到規(guī)定的密實(shí)度。規(guī)定的密實(shí)度指標(biāo)是根據(jù)相關(guān)規(guī)范和實(shí)際工程要求確定的，本試驗(yàn)要求RAP材料的壓實(shí)度達(dá)到[具體壓實(shí)度數(shù)值]%以上。這一壓實(shí)度指標(biāo)的設(shè)定是為了確保擋墻在試驗(yàn)過程中的穩(wěn)定性和力學(xué)性能能夠真實(shí)反映實(shí)際工程情況。如果壓實(shí)度不足，擋墻可能會(huì)在試驗(yàn)過程中出現(xiàn)過大的變形甚至破壞，影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。RAP材料的填筑與擊實(shí)對(duì)擋墻性能有著重要影響。填筑分層厚度會(huì)直接影響RAP材料的壓實(shí)效果和擋墻的整體穩(wěn)定性。若分層厚度過大，可能導(dǎo)致下層RAP材料無法充分壓實(shí)，在擋墻受力時(shí)，容易出現(xiàn)局部變形過大甚至失穩(wěn)的情況。例如，當(dāng)分層厚度過大時(shí)，擊實(shí)儀的能量無法有效傳遞到下層材料，使得下層材料的密實(shí)度達(dá)不到要求，從而降低擋墻的承載能力。相反，若分層厚度過小，雖然可以保證壓實(shí)效果，但會(huì)增加填筑和擊實(shí)的工作量，延長試驗(yàn)周期。擊實(shí)方法和控制指標(biāo)對(duì)擋墻性能也起著關(guān)鍵作用。合適的擊實(shí)方法能夠使RAP材料顆粒之間更加緊密地排列，提高材料的密實(shí)度和強(qiáng)度。而嚴(yán)格控制壓實(shí)度指標(biāo)，可以確保擋墻在不同工況下都能保持穩(wěn)定。當(dāng)壓實(shí)度達(dá)到要求時(shí)，RAP材料的內(nèi)摩擦力和粘結(jié)力能夠得到充分發(fā)揮，有效地抵抗擋墻所受到的外力。例如，在擋墻受到水平推力時(shí)，壓實(shí)度高的RAP材料能夠更好地將推力傳遞到周圍土體，從而減小擋墻的側(cè)向位移。因此，在試驗(yàn)過程中，必須嚴(yán)格控制RAP材料的填筑與擊實(shí)質(zhì)量，以保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。2.3.2土工格柵用量設(shè)計(jì)及應(yīng)變片的布置土工格柵作為加筋材料，其用量設(shè)計(jì)直接關(guān)系到加筋RAP擋墻的穩(wěn)定性和力學(xué)性能。在本試驗(yàn)中，根據(jù)模型擋墻的尺寸和設(shè)計(jì)要求，確定土工格柵的層數(shù)為[X]層。這一層數(shù)的確定是通過對(duì)相關(guān)理論公式的計(jì)算以及對(duì)類似工程案例的分析綜合得出的。在理論計(jì)算方面，依據(jù)土力學(xué)中關(guān)于加筋土擋墻的設(shè)計(jì)理論，考慮擋墻的高度、坡度、填土性質(zhì)以及土工格柵的力學(xué)性能等因素，計(jì)算出滿足擋墻穩(wěn)定性要求的土工格柵層數(shù)。同時(shí)，參考實(shí)際工程中類似規(guī)模擋墻的加筋設(shè)計(jì)案例，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整，最終確定為[X]層。土工格柵的間距設(shè)置為[X]cm。間距的選擇主要考慮了土工格柵與RAP材料之間的相互作用以及擋墻的受力特點(diǎn)。合適的間距能夠使土工格柵充分發(fā)揮其加筋作用，增強(qiáng)與RAP材料之間的摩擦力和咬合力，從而提高擋墻的整體穩(wěn)定性。若間距過大，土工格柵之間的RAP材料可能無法得到有效的約束，容易出現(xiàn)局部變形和破壞。例如，當(dāng)間距過大時(shí)，在擋墻受到外力作用下，RAP材料可能會(huì)在土工格柵之間產(chǎn)生較大的位移，導(dǎo)致?lián)鯄Φ恼w性下降。相反，若間距過小，雖然可以增強(qiáng)加筋效果，但會(huì)增加材料成本和施工難度。在土工格柵上布置應(yīng)變片，以測量其在擋墻受力過程中的應(yīng)變情況。應(yīng)變片的布置位置選擇在土工格柵的中部和兩端。在中部布置應(yīng)變片可以測量土工格柵在承受拉力時(shí)的主要應(yīng)變情況，反映其在擋墻結(jié)構(gòu)中的受力狀態(tài)。而在兩端布置應(yīng)變片，則可以監(jiān)測土工格柵與RAP材料之間的錨固效果以及邊界條件對(duì)其應(yīng)變的影響。例如，通過測量兩端應(yīng)變片的數(shù)據(jù)，可以了解土工格柵在與RAP材料接觸部位的受力傳遞情況，判斷錨固是否可靠。應(yīng)變片布置的目的是為了獲取土工格柵在擋墻不同部位的應(yīng)變數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析其受力特性和加筋效果。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，可以深入了解土工格柵在擋墻結(jié)構(gòu)中的工作機(jī)制，為擋墻的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供依據(jù)。例如，如果發(fā)現(xiàn)土工格柵中部的應(yīng)變過大，可能意味著擋墻的受力分布不均勻，需要調(diào)整土工格柵的布置或優(yōu)化擋墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)，通過對(duì)比不同位置應(yīng)變片的數(shù)據(jù)，還可以評(píng)估土工格柵與RAP材料之間的協(xié)同工作性能，為進(jìn)一步提高加筋效果提供參考。2.3.3測試所用元器件布置方案為了全面監(jiān)測加筋RAP擋墻在試驗(yàn)過程中的力學(xué)響應(yīng)，需要合理布置各種測試所用元器件。本試驗(yàn)中，位移計(jì)用于測量擋墻面板的水平位移和RAP填料的豎向沉降。在擋墻面板上，沿高度方向均勻布置[X]個(gè)位移計(jì)，分別位于面板的頂部、中部和底部。頂部的位移計(jì)可以監(jiān)測擋墻在受到外力作用時(shí)頂部的水平位移情況，這對(duì)于評(píng)估擋墻的整體穩(wěn)定性和變形趨勢具有重要意義。中部的位移計(jì)能夠反映擋墻在不同高度處的變形差異，有助于分析擋墻的受力分布。底部的位移計(jì)則可以測量擋墻底部的位移，了解基礎(chǔ)的承載能力和變形情況。在RAP填料內(nèi)部，沿豎向每隔[X]cm布置一個(gè)位移計(jì)，以測量不同深度處RAP填料的豎向沉降。這樣的布置方式可以全面了解RAP填料在自重和外部荷載作用下的沉降分布規(guī)律，為分析擋墻的內(nèi)部變形提供數(shù)據(jù)支持。例如，通過對(duì)比不同深度位移計(jì)的測量數(shù)據(jù)，可以判斷RAP填料在不同部位的壓實(shí)效果和壓縮特性。壓力傳感器用于測量擋墻的豎向土壓力和水平土壓力。在擋墻內(nèi)部，沿水平方向每隔[X]cm布置一排壓力傳感器，每排布置[X]個(gè)，分別位于擋墻的不同位置。通過這些壓力傳感器，可以測量擋墻在不同高度和位置處的豎向土壓力分布情況，分析土壓力隨深度和位置的變化規(guī)律。例如，在擋墻底部，由于受到較大的自重和上部荷載作用，豎向土壓力通常較大，通過壓力傳感器可以準(zhǔn)確測量這一數(shù)值，為擋墻基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。在擋墻面板背部，沿高度方向均勻布置[X]個(gè)壓力傳感器，用于測量水平土壓力。水平土壓力的大小和分布對(duì)擋墻的穩(wěn)定性有著重要影響。通過測量水平土壓力，可以了解擋墻在受到側(cè)向力作用時(shí)的受力情況，評(píng)估擋墻的抗滑穩(wěn)定性。例如，當(dāng)擋墻受到水平推力時(shí)，水平土壓力會(huì)發(fā)生變化，通過壓力傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測這一變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)擋墻可能出現(xiàn)的失穩(wěn)跡象。位移計(jì)和壓力傳感器的數(shù)據(jù)采集采用[具體型號(hào)]的數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行自動(dòng)采集。數(shù)據(jù)采集儀具有高精度、高可靠性和多通道采集等優(yōu)點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確地采集和記錄位移計(jì)和壓力傳感器輸出的電信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的物理量。在試驗(yàn)過程中，設(shè)定數(shù)據(jù)采集儀的采樣頻率為[X]Hz，以確保能夠及時(shí)捕捉到擋墻在加載過程中的力學(xué)響應(yīng)變化。例如，在擋墻加載初期，力學(xué)響應(yīng)變化相對(duì)較小，較低的采樣頻率即可滿足要求。但隨著加載的進(jìn)行，擋墻的變形和受力逐漸增大，此時(shí)需要提高采樣頻率，以獲取更詳細(xì)的力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)。通過合理布置測試所用元器件和選擇合適的數(shù)據(jù)采集方式，可以全面、準(zhǔn)確地獲取加筋RAP擋墻在試驗(yàn)過程中的力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的分析和研究提供可靠的依據(jù)。2.4試驗(yàn)加載方案設(shè)計(jì)2.4.1加筋RAP擋墻施加荷載的確定在實(shí)際工程中，加筋RAP擋墻所承受的荷載較為復(fù)雜，主要包括填土自重、地面活載以及可能的地震荷載等。在本室內(nèi)模型試驗(yàn)中，根據(jù)相似性原理，對(duì)實(shí)際工程中的荷載進(jìn)行了合理簡化和模擬。考慮到實(shí)際工程中擋墻頂部可能承受的車輛荷載、行人荷載等地面活載，本試驗(yàn)采用均布荷載來模擬這些荷載的作用。通過對(duì)相關(guān)工程規(guī)范和實(shí)際案例的研究分析，確定施加的均布荷載大小為[X]kPa。這一荷載大小的選擇是基于對(duì)常見擋墻工程所承受地面活載范圍的綜合考慮，既能反映實(shí)際工程中可能出現(xiàn)的荷載情況，又能在試驗(yàn)條件下進(jìn)行有效的模擬和加載。例如，在一些城市道路的擋墻工程中，車輛荷載和行人荷載的綜合作用下，擋墻頂部所承受的均布荷載通常在[具體范圍]之間，本試驗(yàn)選取的[X]kPa處于該范圍內(nèi)，具有一定的代表性。荷載對(duì)擋墻穩(wěn)定性有著重要影響。當(dāng)擋墻承受的荷載較小時(shí)，擋墻內(nèi)部的應(yīng)力分布相對(duì)均勻，擋墻能夠保持穩(wěn)定。隨著荷載的逐漸增加，擋墻內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，可能導(dǎo)致?lián)鯄γ姘宄霈F(xiàn)較大的水平位移，RAP填料產(chǎn)生豎向沉降，土工格柵的拉力也會(huì)相應(yīng)增大。如果荷載超過擋墻的承載能力，擋墻可能會(huì)發(fā)生破壞，如面板斷裂、筋材拉斷、填土失穩(wěn)等。例如，當(dāng)均布荷載過大時(shí)，擋墻面板底部可能會(huì)出現(xiàn)較大的彎矩，導(dǎo)致面板開裂；土工格柵可能會(huì)因?yàn)槌惺苓^大的拉力而被拉斷，從而失去加筋作用，最終導(dǎo)致?lián)鯄κХ€(wěn)。因此，在試驗(yàn)中準(zhǔn)確確定施加荷載的大小，并研究其對(duì)擋墻穩(wěn)定性的影響，對(duì)于評(píng)估擋墻的性能和安全性具有重要意義。2.4.2加載方式本試驗(yàn)采用分級(jí)加載的方式，將總荷載[X]kPa分為[X]級(jí)進(jìn)行加載，每級(jí)加載增量為[X]kPa。加載速率控制為每級(jí)荷載在[X]min內(nèi)均勻施加完成。在每級(jí)加載完成后，保持荷載穩(wěn)定[X]min，然后再進(jìn)行下一級(jí)加載。選擇分級(jí)加載方式的依據(jù)主要有以下幾點(diǎn)：一是可以更準(zhǔn)確地觀察擋墻在不同荷載水平下的力學(xué)響應(yīng)變化，如位移、應(yīng)力等的發(fā)展過程。通過分級(jí)加載，可以逐步揭示擋墻從彈性階段到塑性階段的力學(xué)行為變化規(guī)律，為分析擋墻的承載能力和穩(wěn)定性提供更詳細(xì)的數(shù)據(jù)。二是避免因一次性加載過大而導(dǎo)致?lián)鯄λ查g破壞，無法獲取完整的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在實(shí)際工程中，擋墻所承受的荷載也是逐漸增加的，分級(jí)加載方式能夠更好地模擬這一過程。加載速率和時(shí)間間隔對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有著重要影響。如果加載速率過快，擋墻內(nèi)部的應(yīng)力來不及均勻分布，可能會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差。例如，加載速率過快可能會(huì)使擋墻面板局部應(yīng)力集中，導(dǎo)致面板過早出現(xiàn)裂縫，而實(shí)際工程中擋墻在正常加載速率下可能不會(huì)出現(xiàn)這種情況。時(shí)間間隔過短，擋墻在每級(jí)荷載作用下的變形還未充分發(fā)展，就進(jìn)行下一級(jí)加載，也會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。相反，加載速率過慢和時(shí)間間隔過長，會(huì)延長試驗(yàn)周期，降低試驗(yàn)效率。因此，在本試驗(yàn)中，通過合理控制加載速率和時(shí)間間隔，確保試驗(yàn)結(jié)果能夠真實(shí)反映擋墻在實(shí)際荷載作用下的力學(xué)性能。三、RAP材料用作擋墻填料的室內(nèi)模型試驗(yàn)研究3.1不加筋RAP擋墻試驗(yàn)結(jié)果分析3.1.1擋墻面板水平位移分析在不加筋RAP擋墻試驗(yàn)中，對(duì)不同加載階段擋墻面板的水平位移進(jìn)行了詳細(xì)測量與分析。隨著加載的逐步進(jìn)行，擋墻面板水平位移呈現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律。在加載初期，當(dāng)荷載較小時(shí)，擋墻面板水平位移增長較為緩慢，這是因?yàn)榇藭r(shí)RAP填料內(nèi)部的應(yīng)力較小，顆粒之間的相對(duì)位移也較小，擋墻整體處于彈性變形階段。例如，在第一級(jí)荷載施加后，擋墻面板頂部的水平位移僅為[X]mm，底部的水平位移幾乎可以忽略不計(jì)。隨著荷載的不斷增加，擋墻面板水平位移增長速率逐漸加快。當(dāng)荷載達(dá)到一定程度時(shí)，擋墻面板水平位移呈現(xiàn)出非線性增長趨勢。這是由于RAP填料內(nèi)部的應(yīng)力逐漸增大，顆粒之間的連接開始出現(xiàn)破壞，導(dǎo)致?lián)鯄Φ淖冃沃饾u增大。在荷載達(dá)到[X]kPa時(shí)，擋墻面板頂部的水平位移達(dá)到了[X]mm，中部的水平位移為[X]mm，底部的水平位移為[X]mm，此時(shí)擋墻面板的變形已較為明顯。擋墻面板水平位移沿?fù)鯄Ω叨瘸尸F(xiàn)出一定的分布規(guī)律。從測量數(shù)據(jù)來看，擋墻面板頂部的水平位移最大，隨著高度的降低，水平位移逐漸減小。這是因?yàn)閾鯄敳渴艿降募s束較小，在荷載作用下更容易發(fā)生變形。而擋墻底部由于與基礎(chǔ)緊密接觸，受到基礎(chǔ)的約束較大，水平位移相對(duì)較小。以某一特定加載階段為例，擋墻面板頂部水平位移比底部水平位移大[X]mm，這種差異在整個(gè)加載過程中較為穩(wěn)定。荷載大小對(duì)擋墻面板水平位移有著顯著影響。隨著荷載的增大，擋墻面板水平位移明顯增大。通過對(duì)不同荷載等級(jí)下?lián)鯄γ姘逅轿灰茢?shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在近似線性關(guān)系。在荷載從[X]kPa增加到[X]kPa的過程中，擋墻面板頂部水平位移從[X]mm增加到了[X]mm，增長幅度較大。這表明在實(shí)際工程中，應(yīng)嚴(yán)格控制擋墻所承受的荷載，避免因荷載過大導(dǎo)致?lián)鯄γ姘瀹a(chǎn)生過大的水平位移，影響擋墻的穩(wěn)定性。3.1.2RAP填料豎向沉降分析在試驗(yàn)過程中，對(duì)RAP填料的豎向沉降進(jìn)行了全面監(jiān)測，以深入研究其分布規(guī)律及影響因素。從試驗(yàn)結(jié)果來看，RAP填料豎向沉降沿深度方向呈現(xiàn)出一定的變化趨勢。在擋墻頂部，由于直接承受荷載作用，RAP填料豎向沉降較大。隨著深度的增加，豎向沉降逐漸減小。這是因?yàn)樯喜亢奢d在向下傳遞過程中，會(huì)逐漸被RAP填料分散和承擔(dān)，使得下部填料所受到的附加應(yīng)力逐漸減小，從而導(dǎo)致豎向沉降逐漸減小。例如，在擋墻頂部，RAP填料的豎向沉降為[X]mm，而在深度為[X]m處，豎向沉降減小至[X]mm。RAP填料的性質(zhì)對(duì)豎向沉降有著重要影響。本試驗(yàn)中所用的RAP材料，其顆粒組成、瀝青含量等特性決定了其變形特性。由于RAP材料中含有一定量的瀝青，使得其具有一定的粘結(jié)性和柔韌性，在承受荷載時(shí)，能夠在一定程度上抵抗變形。然而，當(dāng)荷載超過一定限度時(shí)，瀝青的粘結(jié)作用會(huì)逐漸減弱，RAP填料的顆粒之間會(huì)發(fā)生相對(duì)位移，導(dǎo)致豎向沉降增大。與傳統(tǒng)砂土填料相比，在相同荷載條件下，RAP填料的豎向沉降相對(duì)較小，這表明RAP材料在一定程度上具有較好的抗變形能力。壓實(shí)度也是影響RAP填料豎向沉降的關(guān)鍵因素。在試驗(yàn)中，嚴(yán)格控制RAP填料的壓實(shí)度，使其達(dá)到[X]%以上。壓實(shí)度較高的RAP填料，其顆粒之間排列更加緊密，能夠承受更大的荷載，從而減小豎向沉降。當(dāng)壓實(shí)度不足時(shí)，RAP填料內(nèi)部存在較多的空隙，在荷載作用下，這些空隙會(huì)被壓縮，導(dǎo)致豎向沉降增大。通過對(duì)比不同壓實(shí)度下RAP填料的豎向沉降數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)壓實(shí)度每提高[X]%，豎向沉降可減小[X]mm左右。因此，在實(shí)際工程中，應(yīng)確保RAP填料的壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，以有效控制豎向沉降。3.1.3不加筋RAP擋墻豎向土壓力分析對(duì)不加筋RAP擋墻豎向土壓力沿深度的分布進(jìn)行分析，對(duì)于了解擋墻的受力特性和穩(wěn)定性具有重要意義。從試驗(yàn)結(jié)果可知，豎向土壓力隨著深度的增加而逐漸增大。這是由于上部填土的自重以及施加的荷載會(huì)隨著深度的增加而逐漸傳遞到下部土體，導(dǎo)致下部土體所承受的豎向壓力不斷增大。在擋墻頂部，豎向土壓力主要由填土自重產(chǎn)生，大小為[X]kPa。隨著深度的增加，豎向土壓力逐漸增大，在深度為[X]m處，豎向土壓力達(dá)到[X]kPa。將試驗(yàn)測得的豎向土壓力與理論土壓力進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者存在一定的差異。理論上，豎向土壓力可根據(jù)土力學(xué)中的相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算，如采用經(jīng)典的土壓力計(jì)算公式：P_{v}=\gammaz（其中P_{v}為豎向土壓力，\gamma為填土重度，z為深度）。然而，在實(shí)際試驗(yàn)中，由于RAP材料的特性以及試驗(yàn)條件的影響，實(shí)測豎向土壓力與理論計(jì)算值存在偏差。RAP材料中瀝青的存在使得其力學(xué)性質(zhì)與傳統(tǒng)土體有所不同，瀝青的粘結(jié)性和柔韌性會(huì)影響土壓力的傳遞和分布。此外，試驗(yàn)過程中的邊界條件、加載方式等因素也會(huì)對(duì)豎向土壓力產(chǎn)生影響。在試驗(yàn)中，由于模型箱的邊界約束，可能會(huì)導(dǎo)致靠近邊界處的豎向土壓力分布與理論計(jì)算值存在差異。實(shí)測豎向土壓力與理論土壓力存在差異的原因主要包括以下幾個(gè)方面：一是RAP材料的非均質(zhì)性，其內(nèi)部顆粒組成和瀝青分布不均勻，導(dǎo)致土壓力的傳遞和分布較為復(fù)雜。二是試驗(yàn)過程中的壓實(shí)度難以完全均勻，不同部位的壓實(shí)度差異會(huì)影響豎向土壓力的大小和分布。三是模型試驗(yàn)與實(shí)際工程存在一定的相似性誤差，實(shí)際工程中的土體受到的影響因素更為復(fù)雜，而模型試驗(yàn)難以完全模擬這些因素。因此，在實(shí)際工程應(yīng)用中，不能僅僅依賴?yán)碚撚?jì)算，還需要結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)和實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)，對(duì)豎向土壓力進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。3.1.4不加筋RAP擋墻水平土壓力分析研究不加筋RAP擋墻水平土壓力分布規(guī)律，對(duì)于深入理解擋墻的受力機(jī)制和穩(wěn)定性至關(guān)重要。從試驗(yàn)結(jié)果來看，水平土壓力沿?fù)鯄Ω叨瘸尸F(xiàn)出一定的分布規(guī)律。在擋墻底部，水平土壓力較大，隨著高度的增加，水平土壓力逐漸減小。這是因?yàn)閾鯄Φ撞渴艿降耐馏w側(cè)向約束較大，在填土自重和外部荷載的作用下，產(chǎn)生的水平土壓力也較大。而擋墻頂部受到的側(cè)向約束相對(duì)較小，水平土壓力相應(yīng)較小。在擋墻底部，水平土壓力為[X]kPa，而在擋墻頂部，水平土壓力減小至[X]kPa。擋墻位移對(duì)水平土壓力有著顯著影響。當(dāng)擋墻發(fā)生位移時(shí)，RAP填料與擋墻之間的相互作用會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致水平土壓力的改變。隨著擋墻面板水平位移的增大，水平土壓力逐漸減小。這是因?yàn)閾鯄ξ灰剖沟肦AP填料與擋墻之間的接觸狀態(tài)發(fā)生變化，填料對(duì)擋墻的側(cè)向壓力減小。在擋墻面板水平位移達(dá)到[X]mm時(shí)，水平土壓力相比位移較小時(shí)減小了[X]kPa。填土性質(zhì)也是影響水平土壓力的重要因素。本試驗(yàn)中的RAP材料，其顆粒級(jí)配、瀝青含量等性質(zhì)決定了其與擋墻之間的摩擦力和咬合力。由于RAP材料中含有瀝青，具有一定的粘結(jié)性，使得其與擋墻之間的摩擦力相對(duì)較大，從而影響水平土壓力的大小。與傳統(tǒng)砂土填料相比，在相同條件下，RAP填料作為擋墻填料時(shí)，水平土壓力相對(duì)較小。這是因?yàn)镽AP材料的粘結(jié)性使得其在擋墻位移時(shí)，能夠更好地保持自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減小對(duì)擋墻的側(cè)向壓力。因此，在實(shí)際工程中，合理選擇擋墻填料，利用其特性來優(yōu)化擋墻的受力性能，對(duì)于提高擋墻的穩(wěn)定性具有重要意義。3.2加筋RAP擋墻試驗(yàn)結(jié)果分析3.2.1加筋RAP擋墻面板水平位移分析在加筋RAP擋墻試驗(yàn)中，對(duì)面板水平位移的監(jiān)測與分析是評(píng)估擋墻穩(wěn)定性和加筋效果的重要手段。隨著加載過程的推進(jìn)，加筋RAP擋墻面板水平位移呈現(xiàn)出與不加筋擋墻不同的變化規(guī)律。在加載初期，由于加筋材料土工格柵的約束作用，擋墻面板水平位移增長相對(duì)緩慢。土工格柵與RAP填料之間的摩擦力和咬合力有效地限制了填料的側(cè)向移動(dòng)，從而減小了面板的水平位移。例如，在第一級(jí)荷載施加后，加筋擋墻面板頂部的水平位移僅為[X]mm，相比不加筋擋墻的[X]mm明顯減小。隨著荷載的不斷增加，加筋擋墻面板水平位移逐漸增大，但增長速率仍低于不加筋擋墻。這表明土工格柵在擋墻受力過程中持續(xù)發(fā)揮著加筋作用，能夠有效地抵抗面板的水平位移。當(dāng)荷載達(dá)到[X]kPa時(shí)，加筋擋墻面板頂部的水平位移為[X]mm，而不加筋擋墻面板頂部的水平位移已達(dá)到[X]mm。加筋對(duì)面板水平位移的影響顯著。土工格柵的存在改變了擋墻的受力體系，將部分荷載傳遞到周圍的土體中，從而減小了面板所承受的水平力。通過對(duì)比不同加筋間距和層數(shù)的試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加筋間距越小、層數(shù)越多，面板水平位移越小。在加筋間距為[X]cm、層數(shù)為[X]層的工況下，面板水平位移明顯小于加筋間距為[X]cm、層數(shù)為[X]層的工況。這是因?yàn)檩^小的加筋間距和較多的層數(shù)能夠提供更強(qiáng)的約束作用，增強(qiáng)擋墻的整體穩(wěn)定性。筋材參數(shù)，如筋材的強(qiáng)度、剛度和長度等，對(duì)加筋效果有著重要影響。強(qiáng)度和剛度較高的土工格柵能夠更好地承受拉力，限制RAP填料的變形，從而減小面板水平位移。筋材長度也會(huì)影響加筋效果，合適的筋材長度能夠使土工格柵與周圍土體形成更有效的相互作用，提高擋墻的穩(wěn)定性。當(dāng)筋材長度過短時(shí)，土工格柵無法充分發(fā)揮其加筋作用，面板水平位移會(huì)相應(yīng)增大。因此，在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)擋墻的設(shè)計(jì)要求和工況條件，合理選擇筋材參數(shù)，以達(dá)到最佳的加筋效果。3.2.2加筋RAP填料豎向沉降在加筋RAP擋墻試驗(yàn)中，對(duì)加筋RAP填料豎向沉降的研究對(duì)于深入了解擋墻的變形特性和加筋效果具有重要意義。從試驗(yàn)結(jié)果來看，加筋后的RAP填料豎向沉降與不加筋情況相比有明顯變化。在加載初期，加筋RAP填料的豎向沉降增長較為緩慢。這是因?yàn)橥凉じ駯排cRAP填料之間的摩擦力和咬合力能夠有效地阻止填料顆粒的豎向移動(dòng)，從而減小了豎向沉降。例如，在第一級(jí)荷載施加后，加筋RAP填料頂部的豎向沉降僅為[X]mm，而不加筋RAP填料頂部的豎向沉降為[X]mm。隨著荷載的逐漸增加，加筋RAP填料豎向沉降逐漸增大，但增長速率低于不加筋RAP填料。土工格柵的加筋作用在一定程度上分散了荷載，使得RAP填料內(nèi)部的應(yīng)力分布更加均勻，從而減小了豎向沉降。當(dāng)荷載達(dá)到[X]kPa時(shí)，加筋RAP填料頂部的豎向沉降為[X]mm，而不加筋RAP填料頂部的豎向沉降已達(dá)到[X]mm。加筋對(duì)減小沉降的作用顯著。土工格柵通過與RAP填料形成復(fù)合體系，增強(qiáng)了填料的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而有效地減小了豎向沉降。在加筋間距較小、層數(shù)較多的情況下，加筋效果更為明顯。這是因?yàn)檩^小的加筋間距和較多的層數(shù)能夠提供更強(qiáng)的約束作用，進(jìn)一步限制填料顆粒的豎向移動(dòng)。例如，在加筋間距為[X]cm、層數(shù)為[X]層的工況下，加筋RAP填料的豎向沉降明顯小于加筋間距為[X]cm、層數(shù)為[X]層的工況。影響加筋RAP填料豎向沉降的因素主要包括加筋參數(shù)和RAP材料性質(zhì)。加筋參數(shù)如筋材的間距、層數(shù)、強(qiáng)度和剛度等，對(duì)豎向沉降有著重要影響。較小的加筋間距和較多的層數(shù)能夠提供更強(qiáng)的約束作用，減小豎向沉降。強(qiáng)度和剛度較高的筋材能夠更好地承受拉力，限制填料的變形，從而減小豎向沉降。RAP材料的性質(zhì)，如顆粒級(jí)配、瀝青含量等，也會(huì)影響豎向沉降。顆粒級(jí)配良好、瀝青含量適中的RAP材料，其自身的穩(wěn)定性較好，豎向沉降相對(duì)較小。此外，壓實(shí)度也是影響豎向沉降的重要因素，較高的壓實(shí)度能夠減小填料的孔隙率，提高其承載能力，從而減小豎向沉降。3.2.3加筋RAP擋墻豎向土壓力分析在加筋RAP擋墻試驗(yàn)中，豎向土壓力的分析對(duì)于理解擋墻的受力機(jī)制和加筋作用具有關(guān)鍵意義。從試驗(yàn)結(jié)果可知，加筋對(duì)豎向土壓力分布產(chǎn)生了顯著改變。在不加筋的RAP擋墻中，豎向土壓力隨著深度的增加而逐漸增大，呈現(xiàn)出較為均勻的分布趨勢。而在加筋RAP擋墻中，由于土工格柵的存在，豎向土壓力分布發(fā)生了明顯變化。在土工格柵所在位置，豎向土壓力出現(xiàn)了明顯的降低。這是因?yàn)橥凉じ駯排cRAP填料之間形成了土拱效應(yīng)。土拱效應(yīng)是指在土體中，由于筋材的存在，使得土體在筋材上方形成拱形結(jié)構(gòu)，將部分荷載傳遞到筋材兩側(cè)的土體中，從而減小了筋材上方的豎向土壓力。在加筋RAP擋墻中，土工格柵就像一個(gè)個(gè)“拱腳”，支撐著上方的土體，使得豎向土壓力在土工格柵處發(fā)生了重新分布。例如，在深度為[X]m處，土工格柵上方的豎向土壓力相比不加筋擋墻降低了[X]kPa。土拱效應(yīng)的作用機(jī)制主要基于筋材與土體之間的摩擦力和相對(duì)位移。當(dāng)擋墻受到外力作用時(shí)，RAP填料會(huì)產(chǎn)生豎向變形，由于土工格柵的剛度較大，其變形相對(duì)較小，從而在筋材與土體之間產(chǎn)生相對(duì)位移。這種相對(duì)位移使得土體在筋材上方形成拱形結(jié)構(gòu)，將荷載傳遞到筋材兩側(cè)。土工格柵的強(qiáng)度和剛度越大，與土體之間的摩擦力越強(qiáng)，土拱效應(yīng)就越明顯。隨著深度的增加，土拱效應(yīng)的影響逐漸減弱。在擋墻底部，由于上方土體的壓力較大，土拱效應(yīng)的作用相對(duì)較小，豎向土壓力逐漸接近不加筋擋墻的分布情況。但總體而言，加筋RAP擋墻的豎向土壓力在整個(gè)深度范圍內(nèi)都相對(duì)較小，這表明土工格柵的加筋作用有效地減小了擋墻內(nèi)部的豎向土壓力，提高了擋墻的穩(wěn)定性。3.2.4加筋RAP擋墻水平土壓力分析在加筋RAP擋墻試驗(yàn)中，對(duì)水平土壓力的研究對(duì)于深入理解擋墻的受力特性和筋土相互作用機(jī)制具有重要意義。加筋后，擋墻的水平土壓力發(fā)生了顯著變化。在不加筋的RAP擋墻中，水平土壓力沿?fù)鯄Ω叨瘸尸F(xiàn)出一定的分布規(guī)律，通常在擋墻底部較大，隨著高度的增加逐漸減小。而在加筋RAP擋墻中，由于土工格柵的加筋作用，水平土壓力分布發(fā)生了改變。在土工格柵與RAP填料的相互作用區(qū)域，水平土壓力明顯減小。這是因?yàn)橥凉じ駯排cRAP填料之間的摩擦力和咬合力使得兩者形成了一個(gè)協(xié)同工作的體系，土工格柵能夠有效地約束RAP填料的側(cè)向變形，從而減小了對(duì)擋墻面板的水平推力。例如，在擋墻高度為[X]m處，加筋RAP擋墻的水平土壓力相比不加筋擋墻降低了[X]kPa。筋土相互作用對(duì)水平土壓力的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。一是土工格柵的存在增加了擋墻的整體剛度，使得擋墻在受到側(cè)向力作用時(shí)，變形更加均勻，從而減小了水平土壓力的集中。二是土工格柵與RAP填料之間的摩擦力和咬合力能夠?qū)⒉糠炙搅鬟f到周圍的土體中，進(jìn)一步減小了擋墻面板所承受的水平土壓力。三是土工格柵的加筋作用改變了擋墻內(nèi)部的應(yīng)力分布，使得水平土壓力在擋墻高度方向上的分布更加均勻。隨著擋墻位移的增加，加筋RAP擋墻的水平土壓力變化趨勢與不加筋擋墻有所不同。在不加筋擋墻中，隨著擋墻面板水平位移的增大，水平土壓力逐漸減小。而在加筋RAP擋墻中，由于土工格柵的約束作用，水平土壓力在一定范圍內(nèi)變化較小，當(dāng)擋墻位移達(dá)到一定程度后，水平土壓力才會(huì)逐漸減小。這表明土工格柵能夠有效地延緩擋墻的變形發(fā)展，提高擋墻的抗變形能力。3.2.5土工格柵應(yīng)變分析在加筋RAP擋墻試驗(yàn)中，對(duì)土工格柵應(yīng)變的分析有助于深入了解筋材的受力特點(diǎn)以及其與擋墻變形之間的關(guān)系。通過在土工格柵上布置應(yīng)變片，測量其在擋墻受力過程中的應(yīng)變情況，發(fā)現(xiàn)土工格柵應(yīng)變分布呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。在擋墻加載初期，土工格柵的應(yīng)變較小，且沿筋材長度方向分布相對(duì)均勻。這是因?yàn)榇藭r(shí)擋墻所受荷載較小，RAP填料的變形也較小，土工格柵主要承受較小的拉力。例如，在第一級(jí)荷載施加后，土工格柵中部的應(yīng)變僅為[X]με。隨著荷載的增加，土工格柵的應(yīng)變逐漸增大，且在靠近擋墻面板的一端應(yīng)變?cè)鲩L較為明顯。這是因?yàn)榭拷鼡鯄γ姘逄幍腞AP填料在荷載作用下更容易產(chǎn)生側(cè)向位移，從而對(duì)土工格柵施加更大的拉力。當(dāng)荷載達(dá)到[X]kPa時(shí)，土工格柵靠近擋墻面板一端的應(yīng)變達(dá)到了[X]με，而中部的應(yīng)變僅為[X]με。土工格柵的受力特點(diǎn)與擋墻變形密切相關(guān)。當(dāng)擋墻發(fā)生變形時(shí)，RAP填料與土工格柵之間會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移，由于兩者之間的摩擦力和咬合力，土工格柵會(huì)受到拉力作用。擋墻變形越大，土工格柵所承受的拉力就越大，應(yīng)變也相應(yīng)增大。在擋墻面板水平位移較大的情況下，土工格柵靠近面板一端的應(yīng)變明顯增大，表明該部位的土工格柵承受了較大的拉力，對(duì)擋墻的變形起到了重要的約束作用。通過對(duì)土工格柵應(yīng)變的分析，可以評(píng)估土工格柵的加筋效果和擋墻的穩(wěn)定性。如果土工格柵的應(yīng)變過大，可能意味著土工格柵的強(qiáng)度不足或加筋間距過大，無法有效地約束RAP填料的變形，從而影響擋墻的穩(wěn)定性。相反，如果土工格柵的應(yīng)變較小，說明其加筋作用尚未充分發(fā)揮，可適當(dāng)調(diào)整加筋參數(shù)，以提高擋墻的性能。3.3兩種工況下試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比3.3.1加筋與不加筋RAP擋墻水平位移對(duì)比通過對(duì)加筋和不加筋RAP擋墻在相同加載條件下的水平位移數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，能夠清晰地量化加筋對(duì)限制位移的效果。在整個(gè)加載過程中，加筋RAP擋墻面板的水平位移明顯小于不加筋RAP擋墻。在荷載達(dá)到[X]kPa時(shí)，不加筋RAP擋墻面板頂部的水平位移為[X]mm，而加筋RAP擋墻面板頂部的水平位移僅為[X]mm，加筋使得水平位移減小了[X]mm。這表明土工格柵的加筋作用有效地限制了擋墻面板的水平位移，提高了擋墻的穩(wěn)定性。加筋對(duì)限制位移效果的量化分析可以通過計(jì)算位移減小率來實(shí)現(xiàn)。位移減小率=（不加筋擋墻水平位移-加筋擋墻水平位移）/不加筋擋墻水平位移×100%。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，在荷載為[X]kPa時(shí)，位移減小率為[（X-X）/X×100%]，即[X]%。這一數(shù)據(jù)直觀地反映了加筋對(duì)限制位移的顯著效果。影響加筋效果的因素主要包括筋材參數(shù)和擋墻高度。筋材參數(shù)如筋材的強(qiáng)度、剛度、長度和間距等，對(duì)加筋效果有著重要影響。強(qiáng)度和剛度較高的土工格柵能夠更好地承受拉力，限制RAP填料的變形，從而更有效地減小擋墻面板的水平位移。筋材長度也會(huì)影響加筋效果，合適的筋材長度能夠使土工格柵與周圍土體形成更有效的相互作用，提高擋墻的穩(wěn)定性。當(dāng)筋材長度過短時(shí)，土工格柵無法充分發(fā)揮其加筋作用，擋墻面板的水平位移會(huì)相應(yīng)增大。筋材間距也是影響加筋效果的關(guān)鍵因素，較小的間距能夠提供更強(qiáng)的約束作用，減小擋墻面板的水平位移。擋墻高度對(duì)加筋效果也有一定影響。隨著擋墻高度的增加，擋墻所承受的土壓力增大，對(duì)加筋的要求也更高。在較高的擋墻中，需要增加筋材的強(qiáng)度、剛度和長度，或者減小筋材間距，以確保加筋效果。例如，在高度為[X]m的擋墻中，當(dāng)筋材間距為[X]cm時(shí)，擋墻面板的水平位移相對(duì)較大；而當(dāng)筋材間距減小至[X]cm時(shí)，擋墻面板的水平位移明顯減小。這表明在較高的擋墻中，合理調(diào)整筋材參數(shù)可以有效提高加筋效果，限制擋墻面板的水平位移。3.3.2加筋與不加筋RAP填料豎向沉降對(duì)比對(duì)比加筋與不加筋RAP填料在不同加載階段的豎向沉降，結(jié)果表明加筋對(duì)控制沉降有著顯著作用。在加載初期，加筋RAP填料的豎向沉降增長速率明顯低于不加筋RAP填料。在第一級(jí)荷載施加后，不加筋RAP填料頂部的豎向沉降為[X]mm，而加筋RAP填料頂部的豎向沉降僅為[X]mm。隨著荷載的增加，這種差異逐漸增大。當(dāng)荷載達(dá)到[X]kPa時(shí)，不加筋RAP填料頂部的豎向沉降達(dá)到了[X]mm，而加筋RAP填料頂部的豎向沉降為[X]mm，加筋使得豎向沉降減小了[X]mm。加筋對(duì)控制沉降的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。一是土工格柵與RAP填料之間的摩擦力和咬合力能夠有效地阻止填料顆粒的豎向移動(dòng)，從而減小豎向沉降。二是土工格柵的存在改變了RAP填料的應(yīng)力分布，使得應(yīng)力更加均勻地傳遞到周圍土體中，減小了局部應(yīng)力集中，進(jìn)而減小了豎向沉降。三是土工格柵與RAP填料形成的復(fù)合體系具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，能夠更好地承受荷載，減小豎向沉降。影響加筋控制沉降程度的因素主要包括加筋參數(shù)和RAP材料性質(zhì)。加筋參數(shù)如筋材的間距、層數(shù)、強(qiáng)度和剛度等，對(duì)豎向沉降有著重要影響。較小的加筋間距和較多的層數(shù)能夠提供更強(qiáng)的約束作用，減小豎向沉降。強(qiáng)度和剛度較高的筋材能夠更好地承受拉力，限制填料的變形，從而減小豎向沉降。RAP材料的性質(zhì)，如顆粒級(jí)配、瀝青含量等，也會(huì)影響豎向沉降。顆粒級(jí)配良好、瀝青含量適中的RAP材料，其自身的穩(wěn)定性較好，豎向沉降相對(duì)較小。此外，壓實(shí)度也是影響豎向沉降的重要因素，較高的壓實(shí)度能夠減小填料的孔隙率，提高其承載能力，從而減小豎向沉降。3.3.3加筋RAP擋墻與不加筋RAP擋墻豎向土壓力對(duì)比分析加筋RAP擋墻與不加筋RAP擋墻豎向土壓力的差異，發(fā)現(xiàn)加筋對(duì)土壓力分布有著明顯的調(diào)整作用。在不加筋RAP擋墻中，豎向土壓力隨著深度的增加而逐漸增大，呈現(xiàn)出較為均勻的分布趨勢。而在加筋RAP擋墻中，由于土工格柵的存在，豎向土壓力分布發(fā)生了顯著變化。在土工格柵所在位置，豎向土壓力出現(xiàn)了明顯的降低。這是因?yàn)橥凉じ駯排cRAP填料之間形成了土拱效應(yīng)。土拱效應(yīng)是指在土體中，由于筋材的存在，使得土體在筋材上方形成拱形結(jié)構(gòu)，將部分荷載傳遞到筋材兩側(cè)的土體中，從而減小了筋材上方的豎向土壓力。在加筋RAP擋墻中，土工格柵就像一個(gè)個(gè)“拱腳”，支撐著上方的土體，使得豎向土壓力在土工格柵處發(fā)生了重新分布。例如，在深度為[X]m處，土工格柵上方的豎向土壓力相比不加筋擋墻降低了[X]kPa。隨著深度的增加，土拱效應(yīng)的影響逐漸減弱。在擋墻底部，由于上方土體的壓力較大，土拱效應(yīng)的作用相對(duì)較小，豎向土壓力逐漸接近不加筋擋墻的分布情況。但總體而言，加筋RAP擋墻的豎向土壓力在整個(gè)深度范圍內(nèi)都相對(duì)較小，這表明土工格柵的加筋作用有效地減小了擋墻內(nèi)部的豎向土壓力，提高了擋墻的穩(wěn)定性。3.3.4加筋RAP擋墻與不加筋RAP擋墻水平土壓力對(duì)比對(duì)比加筋RAP擋墻與不加筋RAP擋墻的水平土壓力，發(fā)現(xiàn)加筋對(duì)擋墻側(cè)向受力有著顯著影響。在不加筋RAP擋墻中，水平土壓力沿?fù)鯄Ω叨瘸尸F(xiàn)出一定的分布規(guī)律，通常在擋墻底部較大，隨著高度的增加逐漸減小。而在加筋RAP擋墻中，由于土工格柵的加筋作用，水平土壓力分布發(fā)生了明顯改變。在土工格柵與RAP填料的相互作用區(qū)域，水平土壓力明顯減小。這是因?yàn)橥凉じ駯排cRAP填料之間的摩擦力和咬合力使得兩者形成了一個(gè)協(xié)同工作的體系，土工格柵能夠有效地約束RAP填料的側(cè)向變形，從而減小了對(duì)擋墻面板的水平推力。例如，在擋墻高度為[X]m處，加筋RAP擋墻的水平土壓力相比不加筋擋墻降低了[X]kPa。筋土相互作用對(duì)水平土壓力的影響機(jī)制主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。一是土工格柵的存在增加了擋墻的整體剛度，使得擋墻在受到側(cè)向力作用時(shí)，變形更加均勻，從而減小了水平土壓力的集中。二是土工格柵與RAP填料之間的摩擦力和咬合力能夠?qū)⒉糠炙搅鬟f到周圍的土體中，進(jìn)一步減小了擋墻面板所承受的水平土壓力。三是土工格柵的加筋作用改變了擋墻內(nèi)部的應(yīng)力分布，使得水平土壓力在擋墻高度方向上的分布更加均勻。隨著擋墻位移的增加，加筋RAP擋墻的水平土壓力變化趨勢與不加筋擋墻有所不同。在不加筋擋墻中，隨著擋墻面板水平位移的增大，水平土壓力逐漸減小。而在加筋RAP擋墻中，由于土工格柵的約束作用，水平土壓力在一定范圍內(nèi)變化較小，當(dāng)擋墻位移達(dá)到一定程度后，水平土壓力才會(huì)逐漸減小。這表明土工格柵能夠有效地延緩擋墻的變形發(fā)展，提高擋墻的抗變形能力。四、RAP材料用作加筋擋墻填料的數(shù)值分析研究4.1Singh-Mitchell蠕變模型及參數(shù)的確定4.1.1室內(nèi)直剪試驗(yàn)為獲取RAP材料的抗剪強(qiáng)度參數(shù)，開展室內(nèi)直剪試驗(yàn)。試驗(yàn)采用應(yīng)變控制式直剪儀，該儀器由剪切盒、垂直加壓設(shè)備、剪切傳動(dòng)裝置、測力計(jì)和位移測量系統(tǒng)等組成，能夠精確控制試驗(yàn)過程中的剪切速率和豎向壓力。試驗(yàn)前，從現(xiàn)場采集的RAP材料中制備4個(gè)試樣，每個(gè)試樣的尺寸為直徑61.8mm、高度20mm。采用環(huán)刀法將RAP材料制成標(biāo)準(zhǔn)試樣，確保試樣的密度和含水率均勻一致。在制備過程中，嚴(yán)格控制試樣的制備工藝，以保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。試驗(yàn)過程中，對(duì)4個(gè)試樣分別施加50kPa、100kPa、200kPa、400kPa的豎向壓力。在施加豎向壓力后，以0.8mm/min的速率勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使試樣在3-5min內(nèi)剪切破壞。在剪切過程中，通過量力環(huán)測量試樣所承受的剪應(yīng)力，同時(shí)利用位移測量系統(tǒng)記錄剪切位移。試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)，根據(jù)量力環(huán)的讀數(shù)和位移測量數(shù)據(jù)，繪制剪應(yīng)力-剪切位移曲線。以某一試樣為例，在豎向壓力為100kPa時(shí)，隨著剪切位移的增加，剪應(yīng)力逐漸增大，當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到某一峰值后，隨著剪切位移的進(jìn)一步增加，剪應(yīng)力略有下降并趨于穩(wěn)定。通過對(duì)不同豎向壓力下的剪應(yīng)力-剪切位移曲線進(jìn)行分析，確定每個(gè)試樣的抗剪強(qiáng)度。根據(jù)庫侖定律，抗剪強(qiáng)度與豎向壓力之間的關(guān)系可表示為：\tau=c+\sigma\tan\varphi，其中\(zhòng)tau為抗剪強(qiáng)度，c為粘聚力，\sigma為豎向壓力，\varphi為內(nèi)摩擦角。通過對(duì)不同豎向壓力下的抗剪強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸分析，得到RAP材料的抗剪強(qiáng)度參數(shù)：粘聚力c為[具體數(shù)值]kPa，內(nèi)摩擦角\varphi為[具體數(shù)值]°。這些參數(shù)反映了RAP材料的抗剪性能，對(duì)于評(píng)估其在擋墻結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定性具有重要意義。4.1.2室內(nèi)直剪蠕變?cè)囼?yàn)室內(nèi)直剪蠕變?cè)囼?yàn)旨在研究RAP材料在長期荷載作用下的變形特性。試驗(yàn)對(duì)常規(guī)應(yīng)變控制式直剪儀進(jìn)行改造，通過加裝定滑輪系統(tǒng)，使其具備應(yīng)力控制直剪蠕變?cè)囼?yàn)的能力。改造后的直剪儀能夠精確控制豎向應(yīng)力和剪應(yīng)力水平，滿足蠕變?cè)囼?yàn)的要求。試驗(yàn)時(shí)，選取3個(gè)具有代表性的RAP試樣，分別對(duì)其施加不同的豎向應(yīng)力和剪應(yīng)力水平。在豎向應(yīng)力方面，設(shè)置[具體豎向應(yīng)力數(shù)值1]kPa、[具體豎向應(yīng)力數(shù)值2]kPa、[具體豎向應(yīng)力數(shù)值3]kPa三個(gè)水平；在剪應(yīng)力水平方面，根據(jù)前期直剪試驗(yàn)結(jié)果，分別設(shè)置為相應(yīng)豎向應(yīng)力下抗剪強(qiáng)度的[具體比例1]、[具體比例2]、[具體比例3]。在試驗(yàn)過程中，利用高精度位移傳感器實(shí)時(shí)采集剪應(yīng)變隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù)。以某一試樣為例，在豎向應(yīng)力為[具體豎向應(yīng)力數(shù)值]kPa、剪應(yīng)力水平為[具體剪應(yīng)力數(shù)值]kPa時(shí)，隨著蠕變時(shí)間的增加，剪應(yīng)變逐漸增大。在蠕變初期，剪應(yīng)變?cè)鲩L速率較快，隨著時(shí)間的推移，增長速率逐漸減小，最終趨于穩(wěn)定。通過對(duì)不同試樣在不同應(yīng)力水平下的剪應(yīng)變-時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到RAP材料的蠕變特性。分析結(jié)果表明，豎向應(yīng)力和剪應(yīng)力水平對(duì)RAP材料的蠕變特性有顯著影響。隨著豎向應(yīng)力的增加，剪應(yīng)變和剪應(yīng)變率隨蠕變時(shí)間的變化規(guī)律發(fā)生改變。在較高的豎向應(yīng)力下，剪應(yīng)變?cè)鲩L速率更快，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時(shí)間更長。剪應(yīng)力水平的增加也會(huì)導(dǎo)致剪應(yīng)變和剪應(yīng)變率增大。不同應(yīng)力水平下，RAP材料的蠕變曲線呈現(xiàn)出不同的形態(tài)，反映了其在不同應(yīng)力條件下的變形特性。4.1.3Singh-Mitchell參數(shù)值的確定Singh-Mitchell蠕變模型是一種常用的描述土的蠕變特性的三參數(shù)模型，其表達(dá)式為\varepsilon=\varepsilon_0+B\cdot\sigma^n\cdott^m，其中\(zhòng)varepsilon為蠕變應(yīng)變，\varepsilon_0為初始應(yīng)變，B、n、m為模型參數(shù)，\sigma為應(yīng)力，t為時(shí)間。為確定適用于RAP材料的Singh-Mitchell模型參數(shù)，對(duì)室內(nèi)直剪蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析。首先，將試驗(yàn)得到的剪應(yīng)變-時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，以剪應(yīng)變\varepsilon為縱坐標(biāo)，時(shí)間t的對(duì)數(shù)\lnt為橫坐標(biāo)，繪制\varepsilon-\lnt曲線。通過對(duì)不同應(yīng)力水平下的\varepsilon-\lnt曲線進(jìn)行觀察和分析，發(fā)現(xiàn)其具有一定的線性關(guān)系。利用最小二乘法對(duì)\varepsilon-\lnt曲線進(jìn)行線性擬合，得到擬合直線的斜率和截距。根據(jù)Singh-Mitchell模型的表達(dá)式，通過擬合直線的斜率和截距可以確定模型參數(shù)B、n、m。具體計(jì)算過程如下：對(duì)Singh-Mitchell模型兩邊取對(duì)數(shù)，得到\ln\varepsilon=\ln\varepsilon_0+n\ln\sigma+m\lnt+\lnB。在固定應(yīng)力水平下，\ln\varepsilon與\lnt呈線性關(guān)系，其斜率為m，截距為\ln\varepsilon_0+n\ln\sigma+\lnB。通過對(duì)不同應(yīng)力水平下的擬合直線斜率和截距進(jìn)行分析和計(jì)算，得到模型參數(shù)B、n、m的值分別為[具體數(shù)值B]、[具體數(shù)值n]、[具體數(shù)值m]。將確定的模型參數(shù)代入Singh-Mitchell模型中，計(jì)算不同蠕變時(shí)間下的剪應(yīng)變，并與試驗(yàn)實(shí)測值進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果顯示，模型計(jì)算值與試驗(yàn)實(shí)測值較為接近，驗(yàn)證了Singh-Mitchell模型對(duì)RAP材料蠕變特性的適用性。例如，在某一應(yīng)力水平下，當(dāng)蠕變時(shí)間為[具體時(shí)間]時(shí)，模型計(jì)算的剪應(yīng)變?yōu)閇具體計(jì)算值]，試驗(yàn)實(shí)測的剪應(yīng)變?yōu)閇具體實(shí)測值]，兩者的相對(duì)誤差在[具體誤差范圍]內(nèi)，表明該模型能夠較好地描述RAP材料的蠕變特性。4.2加筋RAP擋墻模型的建立4.2.1RAP材料參數(shù)的獲取在數(shù)值模擬中，準(zhǔn)確獲取RAP材料的參數(shù)至關(guān)重要，這些參數(shù)直接影響模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。通過室內(nèi)試驗(yàn)，如直剪試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)等，可獲取RAP材料的關(guān)鍵力學(xué)參數(shù)。直剪試驗(yàn)結(jié)果表明，RAP材料的內(nèi)摩擦角為[具體數(shù)值]°，粘聚力為[具體數(shù)值]kPa。這些參數(shù)反映了RAP材料在剪切過程中的抗剪能力，內(nèi)摩擦角體現(xiàn)了顆粒之間的摩擦力，粘聚力則反映了顆粒之間的粘結(jié)強(qiáng)度。參考相關(guān)文獻(xiàn)資料以及工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其他參數(shù)進(jìn)行取值。彈性模量是反映材料抵抗彈性變形能力的重要參數(shù)，根據(jù)已有研究和類似工程經(jīng)驗(yàn)，取RAP材料的彈性模量為[具體數(shù)值]MPa。泊松比用于描述材料在橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之間的關(guān)系，取值為[具體數(shù)值]。這些參數(shù)的取值綜合考慮了RAP材料的特性以及已有研究成果，以確保數(shù)值模擬能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際情況。材料參數(shù)的準(zhǔn)確性對(duì)模擬結(jié)果有著顯著影響。若彈性模量取值過小，會(huì)導(dǎo)致模擬結(jié)果中擋墻的變形過大，與實(shí)際情況不符；而取值過大，則會(huì)使擋墻變形過小，無法真實(shí)反映其力學(xué)行為。內(nèi)摩擦角和粘聚力的取值不準(zhǔn)確也會(huì)影響模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響對(duì)擋墻穩(wěn)定性的評(píng)估。例如，當(dāng)內(nèi)摩擦角取值偏小時(shí)，模擬得到的擋墻抗滑穩(wěn)定性會(huì)降低，可能導(dǎo)致對(duì)擋墻安全性的誤判。因此，在數(shù)值模擬中，必須嚴(yán)格確保材料參數(shù)的準(zhǔn)確性，通過多種方法相互驗(yàn)證，以提高模擬結(jié)果的可靠性。4.2.2加筋RAP擋墻模型建立步驟本研究選用有限元軟件ABAQUS進(jìn)行加筋RAP擋墻模型的建立，該軟件具有強(qiáng)大的非線性分析能力和豐富的材料本構(gòu)模型，能夠準(zhǔn)確模擬復(fù)雜的工程問題。在幾何模型建立方面，根據(jù)室內(nèi)模型試驗(yàn)的尺寸，精確構(gòu)建加筋RAP擋墻的三維幾何模型。模型中包括擋墻面板、RAP填料和土工格柵。擋墻面板采用剛性板模擬，其尺寸與試驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵恢?，以?zhǔn)確反映擋墻面板的受力和變形情況。RAP填料和土工格柵的幾何形狀和尺寸也嚴(yán)格按照試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行定義，確保模型的幾何相似性。在材料定義環(huán)節(jié)，依據(jù)前文獲取的材料參數(shù)，對(duì)RAP填料、土工格柵和擋墻面板進(jìn)行材料屬性定義。RAP填料采用Mohr-Coulomb本構(gòu)模型，該模型能夠較好地描述土體的彈塑性力學(xué)行為，通過輸入內(nèi)摩擦角、粘聚力、彈性模量和泊松比等參數(shù)，準(zhǔn)確模擬RAP材料的力學(xué)特性。土工格柵定義為線彈性材料，根據(jù)其實(shí)際的拉伸屈服力和彈性模量等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，以反映其在擋墻中的受力和變形特性。擋墻面板定義為剛性材料，不考慮其自身的變形，主要關(guān)注其與RAP填料和土工格柵之間的相互作用。網(wǎng)格劃分是有限元分析中的關(guān)鍵步驟，直接影響計(jì)算精度和計(jì)算效率。在本模型中，對(duì)擋墻面板、RAP填料和土工格柵采用不同的網(wǎng)格劃分策略。擋墻面板采用較粗的網(wǎng)格劃分，以減少計(jì)算量，因?yàn)槠渲饕饔檬莻鬟f荷載，對(duì)其內(nèi)部應(yīng)力分布的計(jì)算精度要求相對(duì)較低。RAP填料采用適中的網(wǎng)格密度，既能保證計(jì)算精度，又能控制計(jì)算成本。土工格柵由于其與RAP填料之間的相互作用較為復(fù)雜，對(duì)其周圍的網(wǎng)格進(jìn)行加密處理，以提高計(jì)算精度，準(zhǔn)確捕捉兩者之間的力學(xué)行為。通過合理的網(wǎng)格劃分，在保證計(jì)算精度的前提下，提高了計(jì)算效率，確保數(shù)值模擬能夠高效、準(zhǔn)確地進(jìn)行。4.3模型驗(yàn)證及數(shù)值分析試驗(yàn)4.3.1加筋RAP擋墻位移與模型試驗(yàn)位移對(duì)比將數(shù)值模擬得到的加筋RAP擋墻位移結(jié)果與室內(nèi)模型試驗(yàn)的位移數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，以驗(yàn)證數(shù)值模型的準(zhǔn)確性。在對(duì)比擋墻面板水平位移時(shí)，選取模型試驗(yàn)中不同加載階段的位移數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行分析。在荷載為[X]kPa時(shí)，模型試驗(yàn)中擋墻面板頂部的水平位移為[X]mm，數(shù)值模擬結(jié)果為[X]mm，兩者的相對(duì)誤差為[X]%。在擋墻面板中部和底部，也分別進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)值在趨勢上基本一致，相對(duì)誤差均在可接受范圍內(nèi)。在對(duì)比豎向沉降時(shí)，同樣選取不同加載階段的數(shù)據(jù)。在荷載為[X]kPa時(shí)，模型試驗(yàn)中RAP填料頂部的豎向沉降為[X]mm，數(shù)值模擬結(jié)果為[X]mm，相對(duì)誤差為[X]%。通過對(duì)不同深度處豎向沉降的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬能夠較好地反映豎向沉降沿深度的變化規(guī)律，與試驗(yàn)結(jié)果具有較高的一致性。數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果存在一定差異的原因主要包括以下幾個(gè)方面。一是材料參數(shù)的不確定性，雖然通過室內(nèi)試驗(yàn)獲取了RAP材料和土工格柵的參數(shù)，但實(shí)際材料的性能可能存在一定的離散性，導(dǎo)致模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果存在偏差。二是模型簡化帶來的誤差，在數(shù)值模型建立過程中，對(duì)一些復(fù)雜的實(shí)際情況進(jìn)行了簡化，如忽略了RAP材料的非均質(zhì)性和土工格柵與RAP填料之間的局部接觸非線性等，這些簡化可能會(huì)影響模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。三是試驗(yàn)過程中的測量誤差，在模型試驗(yàn)中，測量儀器的精度以及測量過程中的人為因素等都可能導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)存在一定的誤差。4.3.2不同工況對(duì)加筋RAP擋墻位移的影響通過改變荷載大小、筋材間距等工況，深入分析不同工況對(duì)加筋RAP擋墻位移的影響。在改變荷載大小時(shí)，逐步增加擋墻所承受的均布荷載，從[X]kPa增加到[X]kPa，觀察擋墻面板水平位移和RAP填料豎向沉降的變化情況。隨著荷載的增大，擋墻面板水平位移和RAP填料豎向沉降均明顯增大。在荷載從[X]kPa增加到[X]kPa的過程中，擋墻面板頂部的水平位移從[X]mm增加到了[X]mm，RAP填料頂部的豎向沉降從[X]mm增加到了[X]mm。這表明荷載大小是影響加筋RAP擋墻位移的重要因素，在實(shí)際工程中，應(yīng)嚴(yán)格控制擋墻所承受的荷載，以確保擋墻的穩(wěn)定性。在改變筋材間距時(shí)，分別設(shè)置筋材間距為[X]cm、[X]cm、[X]cm三種