单向土工格栅拉伸性能试验研究

朱子超

土工格栅作为一种重要的加筋材料，是一种高强度聚合物产品(聚丙烯或聚乙烯)，呈网状形式。土工格栅加入土体中，能提高土体的整体强度和稳定性。单向土工格栅的拉伸强度和最大负荷下应变是各项工程设计中最基本的技术指标，拉伸性能的好坏，可以通过拉伸试验进行测试。测定土工格栅拉伸性能的试验方法有单条法和多条法。由于单条试样在拉伸测试后，所测得的拉伸强度和应变不能真实、整体全面反映样品的实际情况;而采用多条法试样，可以有效地减小误差，使试验结果更加符合实际情况，所以中国行业标准[2]和国外先进国家的相关标准[3-5]均采用多条法拉伸。在加筋土工程中，压实机械的碾压是导致土工格栅强度降低的主要因素之一。通过对碾压前后的单向土工格栅进行拉伸试验，可得到土工格栅强度损失的特征。

1 试验方法和过程

拉伸实验采用仪器为南京土壤仪器厂生产改进的TZY-1型土工合成材料综合测定仪，夹具为平网纹式，试验中用 1层 ～2层衬垫，拉伸速率50mm/min，试验方法参照交通部JTG E50-2006公路工程土工合成材料试验规程进行操作。

单向土工格栅规格:TGDG 50;单位面积质量:550g/m2±50g/m2;卷宽:2.0m;抗拉强度:不小于1.0 kN/条，不小于50 kN/m;应变2%抗拉强度:不小于0.2 kN/条，不小于10 kN/m。

2 不同条数土工格栅单向拉伸试验

试验材料为出厂后未在工程中使用的单向土工格栅，为研究不同试样条数对试验结果的影响，分别取单条，2条，3条，4条，5条单向土工格栅。在加固路基应用中，主要是利用土工格栅应变很小时的拉伸特性，故在试验中分别读取断裂拉力及所对应的应变，及应变达到 2%时拉伸力。所谓断裂拉力就是土工格栅试样被拉伸直至断裂过程中所能承受的最大拉力，以 kN表示。具体测试数据处理如下:

单条拉伸实验数据，断裂拉力为:1.03 kN;应变:11.75%;应变2%时拉伸力0.34 kN;2条拉伸实验数据，断裂拉力为:1.84 kN;应变:12.22%;应变2%时拉伸力0.59 kN;3条拉伸实验数据，断裂拉力为:2.69 kN;应变:13.34%;应变2%时拉伸力0.78 kN;4条拉伸实验数据，断裂拉力为:4.00 kN;应变:14.48%;应变2%时拉伸力0.99 kN;5条拉伸实验数据，断裂拉力为:4.83 kN;应变: 14.12%;应变2%时拉伸力1.23 kN。

综合上述试验结果可以看出，当土工格栅多条受力时，所受力值并不是单条成倍数的累加，而是有不同程度的减少，其减少量与设计值的比例为力值损失。如表 1，图 1所示，由表 1可以看出，随着试验条数的增加，2%应变时拉伸力逐渐减少，其中单条拉力最大，5条拉力最小，两者相差 27.6%;如果采用单条试验结果指导设计，结果偏大，对于工程而言偏不安全。

表1 不同条数拉伸试验力值对比

当土工格栅多条受力时，随着受力条数增加，伸长率也在增加(见图2)。

3 土工格栅经碾压后拉伸试验

现场土工格栅铺在200mm厚度碎石垫层上，经动力碾压(压实度为90%)后，取出碾压后的单向土工格栅，在室内再进行单条和 2条拉伸实验，与未碾压样品对比，为研究现场施工碾压对土工格栅性能的影响。

碾压后单条拉伸实验数据，断裂拉力:0.95 kN;应变:11.05%;应变2%时拉伸力0.33 kN。

碾压后2条拉伸实验数据，断裂拉力:1.98 kN;应变:12.14%;应变2%时拉伸力0.61 kN。

表2 碾压前后伸长率变化表(破坏) %

表3 碾压前后拉力对比表(应变2%)

通过以上数据分析，可以初步得出如下结论:当土工格栅被碾压后，所受力值也有不同程度的减少，碾压后单条断裂拉力值损失7.77%，2条损失约3.88%。土工格栅被碾压后，当其被破坏时，所对应的伸长率是减小的，如表 2所示。应变 2%时拉伸力在碾压后也有一定的减小，如表 3所示。

4 结语

通过单向土工格栅材料的筋材试验和数据分析，得到了以下结论:1)当单向土工格栅多条受力时，所受力值并不是单条的成倍数的累加，而是有不同程度的减少:完全破坏时减少量为 3%～13%，小应变(2%)受力减少量为13%～28%;2)当单向土工格栅多条受力时，随着受力条数增加，伸长率也有1%～5%增加;3)当单向土工格栅被碾压后，所受力值有不同程度的减少;4)单向土工格栅被碾压后，当其被破坏时，所对应的伸长率是减小的。

[1] JTGE50-2006，公路工程土工合成材料试验规程[S].

[2] GB/T 15788-2005，土工布及其有关产品 宽条拉伸实验方法[S].

[3] ASTM D 4595-1986，土工布及其有关产品 宽条拉伸实验方法[S].

[4] BS 6906.1-1987，土工布及其有关产品 宽条拉伸实验方法[S].

[5] NFG 38-012-1989，土工布及其有关产品 宽条拉伸实验方法[S].

[6] 《土工合成材料工程应用手册》编写委员会.土工合成材料工程应用手册[M].第 2版.北京:中国建筑工业出版社，2002.