CN109946168A - 一种不同负温与含水率下400g无纺土工织物的抗拉强度确定方法 - Google Patents
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Abstract
一种不同负温与含水率下400g无纺土工织物的抗拉强度确定方法，步骤如下，根据规范要求将土工织物进行裁剪，按照相应含水率进行试样配置，然后将配置好含水率的试样置于养护室中养护24h；将养护好的试样分别放入低温箱中进行负温处理，温度分别设置为0℃、‑3℃、‑6℃、‑9℃、‑12℃，低温处理24h、将低温处理后试样立刻移到万能试验机上进行拉伸测试；采用Origin数据分析软件，对试验测试数据进行回归分析，从而得到不同负温与含水率下400g无纺土工织物的抗拉强度预测经验公式。本发明可以简便、快捷地确定400g土工织物在任意含水率和负温下的抗拉强度，为边坡加筋土体，路基加固土体，填埋场防渗处理等岩土工程应力场计算和结构设计提供准确的抗拉强度数值。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程领域的岩土工程地下加筋防渗材料抗拉强度的确定方法，特别是涉及一种不同负温与含水率下400g无纺土工织物的抗拉强度确定方法。
背景技术
土工织物以其重量轻、透水性好、抗拉强度高、耐高温、耐腐蚀等优点，广泛应用于路基加固、边坡防护、公路养护、填埋场防渗等工程领域。然而，在工程建设中，土工织物往往埋在岩石和土壤中。土工织物在发生位移时，特别是遇到岩土和硬土时，承受的应力大于拉伸强度，导致断裂破坏，给工程建设中岩土的整体隔离、加固和保护带来隐患。此外，在不同含水量状态下，深埋或覆盖在地下的土工织物很容易受到自然条件的影响。特别是在寒冷地区，负温环境会导致结冰，进而影响其拉伸行为。因此，在公路边坡防护和路基加固等方面，考虑低温和含水量的影响，研究土工织物的拉伸性能尤为重要。
至今为止，国内外已有大量的专家学者对土工织物的研究进行了深入的探讨，并取得了不少的成果，包括在高温下的土工织物的断裂拉伸强度和弹性刚度，常温下土工织物在持续加载过程中的蠕变性能，以及常温条件下的土工织物拉伸性能、顶破性能等。但是，负温环境下土工织物的强度特性研究较少，并且这些研究仅仅考虑了负温的影响，并没有考虑含水率的影响。目前，我国北方很多地区在公路、边坡、填埋场等工程采用土工织物作为加筋防渗材料，冬季温度处于负温环境，很多城市经常出现低于-10℃的情况。因此，只有掌握了土工织物在负温与不同含水率下的抗拉强度参数，才能准确预测边坡加筋土体，路基加固土体，填埋场防渗处理等岩土工程的力学与变形特性，为岩土工程结构稳定性分析和设计提供保障，能进一步预测土工织物加筋土体对周围土层或相邻岩土建筑物的力学影响，为相邻岩土结构建筑物或设计提供安全设计参数。
至今为止，国内还没有考虑不同负温与含水率的土工织物抗拉强度的确定方法，并且，国内相关规范仅列举了常温下的土工织物抗拉强度的试验流程及计算方法，但并未涉及负温环境及含水率抗拉强度的的影响。常温下的干燥土工织物的抗拉强度可以采用对规范数据进行内插法或外延法确定，而负温含水率下抗拉强度取值则没有可靠依据。此外，抗拉强度是控制土工织物加筋土在结构设计中的代表性强度参数。因此，研究不同负温与含水率下土工织物的抗拉强度可以为岩土加筋防渗工程提供重要的强度参数。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供一种不同负温与含水率下400g无纺土工织物的抗拉强度确定方法，可以简便、快捷地确定400g土工织物在任意含水率和负温下的抗拉强度，为边坡加筋土体，路基加固土体，填埋场防渗处理等岩土工程应力场计算和结构设计提供准确的抗拉强度数值，为达此目的，本发明提供一种不同负温与含水率下400g无纺土工织物的抗拉强度确定方法，具体步骤如下：
(1)根据规范要求将土工织物进行裁剪，在土工织物样品横向与纵向两个方向上随机裁剪相应的大小一样的试样；
(2)将裁剪好的试样按照相应含水率进行配置，反复在称量直到达到要求含水率，然后将配置好含水率的试样置于养护室中养护24h，保证土工织物试样含水率均匀分布；
(3)将养护好的试样分别放入低温箱中进行负温处理，温度相应的温度并进行低温处理24h；
(4)将低温处理后试样立刻移到万能试验机上进行拉伸测试，采用专门的土工织物夹具对试样进行固定，得到抗拉强度数据；
(5)将测得的所有400g无纺土工织物抗拉强度数据汇总，并整理成图表，观察其变化规律。
(6)采用Origin数据分析软件，对试验测试数据进行回归分析，从而得到不同负温与含水率下400g无纺土工织物抗拉强度预测经验公式：
式中，Pt为土工织物抗拉强度，单位kN/m；T为温度，单位℃。
作为本发明进一步改进，步骤一中，裁剪数量为3个，裁剪的试样距样品边缘要大于10cm。
作为本发明进一步改进，步骤二中试样含水率应按照0％、5％、15％、30％、50％、80％进行配置。
作为本发明进一步改进，步骤三中设置温度分别为0℃、-3℃、-6℃、-9℃、-12℃。
作为本发明进一步改进，步骤四中拉伸测试中拉伸速率设置为20mm/min。
作为本发明进一步改进，对应一种确定的含水率与试验温度，分别进行3个试样平行试验，共进行90个试样的顶破试验，取3个试验值的平均值如3个值中有波动较大值按范围之外舍弃；余下取平均值，其中σ为标准差，试件数量为3时K为1.15以减低测试误差。
本申请的有益效果如下：
本发明的效果是可以简便、快捷地确定400g土工织物在任意含水率和负温下的抗拉强度，为边坡加筋土体，路基加固土体，填埋场防渗处理等岩土工程应力场的计算和结构设计提供准确的抗拉强度数值，克服了在运用固定的经验抗拉强度数值模拟加筋土应力场计算的不足，为确准确测岩土工程建筑物的力学与变形特性提供指导，使得应力场模拟计算更贴近实际工程，为岩土工程结构稳定性分析和设计提供保障，能进一步预测土工织物加筋土体对周围土层或相邻岩土建筑物的力学影响，为相邻岩土结构建筑物或设计提供安全设计参数。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种不同负温与含水率下400g无纺土工织物的抗拉强度确定方法，可以简便、快捷地确定400g土工织物在任意含水率和负温下的抗拉强度，为边坡加筋土体，路基加固土体，填埋场防渗处理等岩土工程应力场计算和结构设计提供准确的抗拉强度数值。
本发明的不同负温与含水率下400g无纺土工织物的抗拉强度确定方法的原理是：将400g土工织物按规范的尺寸要求裁剪成规定大小试样，在给定的负温与含水率下对试样进行一定处理，用土工织物万能试验机对试样进行拉拉伸测试，采用Origin数据分析软件，对试验测试数据进行回归分析，从而得到不同负温与含水率下400g无纺土工织物抗拉强度预测经验公式。
本发明的不同负温与含水率下400g无纺土工织物的抗拉强度确定方法具体步骤如下：
(1)根据规范要求将土工织物进行裁剪，在土工织物样品横向与纵向两个方向上随机裁剪3个大小一样的试样，裁剪的试样距样品边缘要大于10cm。
(2)将裁剪好的试样按照含水率0％、5％、15％、30％、50％、80％进行配置，反复在称量直到达到要求含水率，然后将配置好含水率的试样置于养护室中养护24h，保证土工织物试样含水率均匀分布。
(3)将养护好的试样分别放入低温箱中进行负温处理，温度分别设置为0℃、-3℃、-6℃、-9℃、-12℃，低温处理24h。
(4)将低温处理后试样立刻移到万能试验机上进行拉伸测试，采用专门的土工织物夹具对试样进行固定，拉伸速率设置为20mm/min，得到抗拉强度数据。
(5)将测得的所有400g无纺土工织物抗拉强度数据汇总，并整理成图表，观察其变化规律。
(6)为了降低试验测试数据波动误差，对应一种确定的含水率与试验温度，分别进行3个试样平行试验，共进行90个试样的顶破试验，取3个试验值的平均值如3个值中有波动较大值按范围之外舍弃；余下取平均值。σ为标准差，试件数量为3时K为1.15。
(7)采用Origin数据分析软件，对试验测试数据进行回归分析，从而得到不同负温与含水率下400g无纺土工织物抗拉强度预测经验公式：
式中，Pt为土工织物抗拉强度，单位kN/m；T为温度，单位℃。
相关数据如表1和表2所示；
表1含水率0％-15％下400g无纺土工织物根据预测公式得出的抗拉强度计算结果
表2含水率30％-80％下400g无纺土工织物根据预测公式得出的抗拉强度计算结果
计算导热系数与实测导热系数进行对比，对含水率0％-15％下400g无纺土工织物，有86.67％的数据误差在5％以下，100％的数据误差在10％以下；对含水率30％-80％下400g无纺土工织物，有80％的数据误差在5％以下，100％的数据误差在10％以下，表明计算数据接近实测数据，经验公式应用于工程实践中可以更有效、更快速地确定出400g无纺土工织物的抗拉强度，对土工织物在土体加筋、地层防渗、路基加固、边坡防护等方面具有一定的实践意义。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种不同负温与含水率下400g无纺土工织物的抗拉强度确定方法，具体步骤如下，其特征在于：
(1)根据规范要求将土工织物进行裁剪，在土工织物样品横向与纵向两个方向上随机裁剪相应的大小一样的试样；
(2)将裁剪好的试样按照相应含水率进行配置，反复在称量直到达到要求含水率，然后将配置好含水率的试样置于养护室中养护24h，保证土工织物试样含水率均匀分布；
(3)将养护好的试样分别放入低温箱中进行负温处理，温度相应的温度并进行低温处理24h；
(4)将低温处理后试样立刻移到万能试验机上进行拉伸测试，采用专门的土工织物夹具对试样进行固定，得到抗拉强度数据；
(5)将测得的所有400g无纺土工织物抗拉强度数据汇总，并整理成图表，观察其变化规律；
(6)采用Origin数据分析软件，对试验测试数据进行回归分析，从而得到不同负温与含水率下400g无纺土工织物抗拉强度预测经验公式：
含水率为0％
Pt＝-0.0033T2-0.123T+15.339
含水率为5％
Pt＝-0.0039T2-0.183T+16.19
含水率为15％
Pt＝-0.0087T2-0.062T+16.575
含水率为30％
Pt＝0.0068T2-0.122T+16.983
含水率为50％
Pt＝0.0072T2-0.112T+17.184
含水率为80％
Pt＝0.0064T2-0.099T+17.522
式中，Pt为土工织物抗拉强度，单位kN/m；T为温度，单位℃。
2.根据权利要求1所述的一种不同负温与含水率下400g无纺土工织物的抗拉强度确定方法，其特征在于：步骤一中，裁剪数量为3个，裁剪的试样距样品边缘要大于10cm。
3.根据权利要求1所述的一种不同负温与含水率下400g无纺土工织物的抗拉强度确定方法，其特征在于：步骤二中试样含水率应按照0％、5％、15％、30％、50％、80％进行配置。
4.根据权利要求1所述的一种不同负温与含水率下400g无纺土工织物的抗拉强度确定方法，其特征在于：步骤三中设置温度分别为0℃、-3℃、-6℃、-9℃、-12℃。
5.根据权利要求1所述的一种不同负温与含水率下400g无纺土工织物的抗拉强度确定方法，其特征在于：步骤四中拉伸测试中拉伸速率设置为20mm/min。
6.根据权利要求1所述的一种不同负温与含水率下400g无纺土工织物的抗拉强度确定方法，其特征在于：对应一种确定的含水率与试验温度，分别进行3个试样平行试验，共进行90个试样的顶破试验，取3个试验值的平均值如3个值中有波动较大值按范围之外舍弃；余下取平均值，其中σ为标准差，试件数量为3时K为1.15以减低测试误差。
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| CN103994908A (zh) * | 2014-05-26 | 2014-08-20 | 中国矿业大学(北京) | 一种精确制备不同含水率的实验试样的方法 |
| CN108645679A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-10-12 | 河海大学 | 土工合成材料双向拉伸试验制样装置及制样方法 |
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| 中华人民共和国交通部: "《JTG E50-2006 公路工程土工合成材料试验规程》", 13 June 2006 * |
| 刘路路等: "基于不同含水率负温环境下短纤针刺土工布拉伸性能研究", 《公路工程》 * |
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