[發(fā)明專利]一種具有負泊松比效應(yīng)的土工格柵及其制備方法

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• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN108221911A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔新壯;蘇俊偉;李駿;盧途;金青;王藝霖
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: E02D3/00
• 分類號: E02D3/00;B29D28/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發(fā)明公開了一種具有負泊松比效應(yīng)的土工格柵及其制備方法，它解決了現(xiàn)有技術(shù)中筋材易拔出引起加筋土工程失效、筋土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差的問題，能夠產(chǎn)生負泊松比效應(yīng)、提高筋材與填料的相互作用，節(jié)點膨脹增大筋土的咬合作用，使得筋土界面的似摩擦系數(shù)增加；增大了格柵肋的被動阻抗力，從而增強了高大加筋土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；其技術(shù)方案為：包括格柵肋和節(jié)點套筒，相鄰格柵肋通過節(jié)點套筒拼接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；所述格柵肋的兩端具有小節(jié)點，每四個格柵肋的小節(jié)點拼成一個大節(jié)點并通過節(jié)點套筒固定；外載荷作用時小節(jié)點在節(jié)點套筒內(nèi)滑移使節(jié)點套筒在厚度方向發(fā)生膨脹變形，產(chǎn)生負泊松比結(jié)構(gòu)效應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土木工程領(lǐng)域，尤其涉及一種具有負泊松比效應(yīng)的土工格柵及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)，特別是隨著交通路網(wǎng)向山區(qū)延伸，高大加筋土結(jié)構(gòu)(高度超過20m的高大擋墻和路基等)越來越多。在行車荷載及自然因素(氣象、水文、地質(zhì)、地震等)的作用下，高大加筋土結(jié)構(gòu)變形、開裂甚至垮塌等災(zāi)害時有發(fā)生，給人民生命財產(chǎn)帶來重大損失。研究發(fā)現(xiàn)隨著填土高度(上覆壓力)的增加,筋土之間剪應(yīng)力的增長幅度減小,當(dāng)填土增大到一定高度時,筋土之間的剪應(yīng)力增加不明顯，說明高大加筋土結(jié)構(gòu)深層筋材的摩擦系數(shù)比淺層的要降低很多，增加了筋材被拔出的風(fēng)險。出現(xiàn)上述現(xiàn)象主要是因為傳統(tǒng)土工格柵屬于正泊松比材料，當(dāng)格柵收到拉伸作用時，格柵在厚度方向發(fā)生收縮，引起筋-土界面處的填料發(fā)生剪縮。

現(xiàn)有研究中，為了改善加筋土的力學(xué)性能，人們往往通過提高材料本身強度來改善填土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而忽視了對加筋土工程變形和強度有重要影響的筋土界面作用特性的改善，這種改進方法對于解決筋材拔出而引起的加筋土工程失效的問題成效甚微。

因此，如何提高筋-土界面的力學(xué)性能是高大加筋土結(jié)構(gòu)設(shè)計中亟待解決的主要難題之一。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種具有負泊松比效應(yīng)的土工格柵及其制備方法，其具有產(chǎn)生負泊松比效應(yīng)、提高筋材與填料的相互作用，節(jié)點膨脹增大筋土的咬合作用，使得筋土界面的似摩擦系數(shù)增加；增大了格柵肋的被動阻抗力，從而增強了高大加筋土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的效果。

本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種具有負泊松比效應(yīng)的土工格柵，包括格柵肋和節(jié)點套筒，相鄰格柵肋通過節(jié)點套筒拼接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；所述格柵肋的兩端具有小節(jié)點，每四個格柵肋的小節(jié)點拼成一個大節(jié)點并通過節(jié)點套筒固定；外載荷作用時小節(jié)點在節(jié)點套筒內(nèi)滑移使節(jié)點套筒在厚度方向發(fā)生膨脹變形，產(chǎn)生負泊松比結(jié)構(gòu)效應(yīng)。

進一步的，所述小節(jié)點呈錐體結(jié)構(gòu)。

進一步的，所述節(jié)點套筒為對稱結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部具有與小節(jié)點形狀相適配的空腔。

進一步的，所述節(jié)點套筒的厚度小于格柵肋的厚度。

具有負泊松比效應(yīng)的土工格柵的制備方法，包括以下步驟：

步驟1確定土工格柵的結(jié)構(gòu)尺寸；

步驟2以高密度聚乙烯為原料制備格柵肋；

步驟3將格柵肋拼裝成雙向土工格柵，并利用節(jié)點套筒將格柵肋固定。

進一步的，所述步驟1中，根據(jù)確定的土工格柵結(jié)構(gòu)尺寸與負泊松比數(shù)值關(guān)系確定小節(jié)點尺寸。

進一步的，所述格柵肋厚度為3～5mm，格柵肋寬度為8～10mm，每個格柵肋長度為45～55mm。

進一步的，所述小節(jié)點長度為10～15mm，小節(jié)點最大厚度位置尺寸為10～12mm。

進一步的，所述節(jié)點套筒厚度為2～3mm。

進一步的，所述步驟2中，利用土工格柵生產(chǎn)設(shè)備經(jīng)塑化制得格柵肋。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：