涤纶土工格栅低温蠕变特性试验研究4
土工格栅蠕变特性试验研究
土工格栅蠕变特性试验研究郭洪春【摘要】土工格栅的蠕变影响其在工程中的应用.针对此问题,本文进行了土工格栅的蠕变试验,并得到不同设计年限下的蠕变强度折减系数.试验结果表明:在低应力比条件下,土工格栅应变随时间的增加而增长,逐渐变缓,最后趋于稳定;在高应力比条件下,土工格栅的应变随时间的增加而增长,直至断裂;试样所受到的应力比越大,相同时间内产生的应变越大;达到同样大小的应变值,较低的应变比条件下所需时间长,较高的应变比所需的时间少;土工格栅在应力松弛状态中,保持应变不变时,荷载随着时间的增加而逐渐减小.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(007)015【总页数】4页(P168-171)【关键词】蠕变特性;试验研究;土工格栅【作者】郭洪春【作者单位】天津南环铁路维修有限责任公司,天津300381【正文语种】中文【中图分类】TU4720 引言土工格栅在铁路工程的使用过程中，在土体内或土体表面长时间受到不变的力的作用[1]，也就说明实际应用过程中是一个长时间的蠕变过程[2]。
土工格栅能否长期发挥作用与其蠕变特性有很大关系，尤其是将土工格栅应用于铁路工程的加固时，其蠕变性能的好坏最为关键[3]。
影响土工格栅蠕变性的因素可分为外因和内因。
内因主要是指材料的聚合物种类。
外因主要包括：试样尺寸、湿度、荷载水平、温度、加载速率及侧限约束条件等，其中温度与荷载水平对其蠕变性能的影响最为明显[4-7]。
本文在不同温度和不同应变比下对土工格栅进行室内长期蠕变试验。
综合比较分析了土工格栅的蠕变曲线、载荷、应变等时曲线变化特征，并得到强度-时间方程，由此计算出一定设计年限下试样的允许设计强度，为工程设计提供科学、准确的设计参数。
1 试验材料选取EG90R型单向拉伸塑料土工格栅进行室内蠕变试验，从全宽的单向格栅样片上剪取5根肋条宽，1.5m长的格栅作为蠕变试验的试样。
试样两边的纵向肋条用剪刀剪断，试样有三个完整的肋，试样如图1所示。
HDPE土工格栅在有约束条件下的蠕变特性试验
２０ １ ２年 ４ 月
长
江
科
学
院 院
报
Ｖ０ ． ９ Ｎ ． １２ ｏ ４ Ａ ｒ ２ １ ｐ ． ０ ２
Ｊ ｕｎ ｌ ｆＹ ｎ ｔ ｉｅ ｃ ｎｉｃＲｅｅｒｈ Ｉｓｉ ｔ ｏ ｒａ ａ ｇｚ ＲｖｒＳｉ ｔ ｓａｃ ｔｕｅ ｏ ｅ ｅ ｆ ｉ ｎ ｔ
成果相对 比， 结果表 明， 侧限约束可以显著减小格栅的蠕变量 。 关 键 词： 土工格栅 ； 蠕变 ； 侧限约束 ； 砂土
文 献 标 志 码 ： Ａ 中 图分 类 号 ：Ｕ １ Ｔ ４
拉伸蠕 变试验 ， 了在不 同的荷载水 平和上 覆 土压 分析
１ 研 究 背景
土 工合成材 料在 持续 荷 载作 用 下变 形 随时 间不
收稿 日期 ：０２— ｌ— ９ ２ １ ０ ｏ 基金项 目： 国家 自然科学基金项 目（０ ００４ Ｅ ８６ ５８ ８２／ ００ ）
作者简介 ： 丁金华 （９３一 ， ， １７ ） 女 河南洛阳人 ， 高级工程师 ， 从事环境岩土工程 、 土工合成材料工程应用研究 ， 电话 ）２ ８８ ０２ （ （ ｏ７— ２ ２４ ７ 电子信箱）
土结构 内部应 力状 态 的改变 ， 导致结 构物 丧失稳 定 或 发生过 度 的变 形 。 因此 预 测土 工合 成 材料 筋 材 的 长 期蠕变 特性对 于结 构 的安全性 、 济性都 很重 要 。有 经
本文利用 土工 合成 材料 直剪 拉 拔试 验仪 对 ２种 形式 的土工格栅 进行 了密实 砂 土 中的有 约束 拉 伸蠕 变试 验 ， 与 无 约束 拉 伸 条件 下 的 蠕 变试 验 结果 对 并
隔设定 为每 ｒ ｎ测 １ ， 逐渐延 长到 ３ ６ ｎ ａ ｉ 次 以后 Ｏ一 ０ｍｉ
塑料土工格栅蠕变性能测试方法探讨
进行蠕变测试的过程中, 利用提高测试温度的方法, 得
到达到较低温度下土工格栅 10 % 形变的更长时间, 并
在此基础上得到塑料土工格栅更长期的设计强度。
3 结论
按照笔者所做的大量实验和研究分析, 该方法所 测试得到的数据在工程中具有实际的指导意义。举例 来说, 颐中产品 EG90R( PE HD) 通过此测试方法所得 到的 20 时 120 a 的长期设计强度约为 36 kN/ m, 此 数据与实际工程非常相符。
Abstract: T he relat ionship bet ween t he creep behavior and t he tensile st rength of plast ics geog rids w as invest igat ed. T he testing met hod for the creep characterist ics of t he plast ics geogrids w as discussed. It w as conf irmed t hat the time temperat ure superposition w as well applied to t he creep behavior of such materials. Key words: plastics geogrid; creep; tensile st rengt h; t ime temperature superposit ion
涤纶土工格栅低温蠕变特性试验研究4
Experimental Study on Creep Properties of Polyester Geogrid at LowTemperatureCheng Wei-guo Chang Jun-de2,Zhang-bin2,Wang En-liang2(1. Jiangsu UniSure Block Co.,Ltd,,Jiangsu Nanjing ,China ,210005(2. Heilongjiang Seasonal Frozen Soil Region Engineering Frozen Soil Key Laboratory，Harbin，China，150078）Abstract:The lab testing for creep was conducted on polyester geogrid S5050 at low temperature.It is concluded from the test results that：(1) the creep properties of polyester geogrid S5050 is relating to the load and temperature.(2) The creep is increacing with the load increacing and decreasing with the temperature decreasing.The creep at 20℃is less then that is at below 0℃.Keyword: polyester geogrid low temperature creep涤纶土工格栅低温蠕变特性试验研究程卫国1常俊德2张滨2汪恩良2（1. 江苏优凝舒布洛克公司，江苏南京2100052. 黑龙江省季节冻土区工程冻土重点实验室，黑龙江哈尔滨150080）摘要：通过室内蠕变试验，研究了S5050型涤纶土工格栅在低温条件下的蠕变特性，结果表明：1）S5050型涤纶土工格栅的蠕变特性与荷载水平和温度密切相关；2）蠕变变形随着荷载的增加而增大，随着温度的降低而减小，并且其在负温时的蠕变变形明显小于其在常温20℃时的蠕变变形。
土工格栅设计强度的确定
土工格栅加筋设计强度的确定张庆明（湖北力特土工材料有限公司总工程师）摘要：目前很多设计人员在采用土工格栅做加筋陡坡和加筋挡土墙设计时，由于专业局限，对如何较准确地确定土工格栅的设计强度这一问题感到棘手。
本文从高分子材料的特性和土工应用要求两方面，介绍了土工格栅的质控强度、蠕变强度以及在应用过程中强度的折减等的试验方法，通过这些方法最后确定不同材质的土工格栅的设计强度。
本文中还对不同材质的土工格栅的应用给出了建议。
关键词：质控抗拉强度蠕变强度加筋推导折减系数概述目前在市面上我们能看到应用的土工格栅，从材料的不同主要有聚酯（PET）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）和玻璃纤维等几种（由于玻璃纤维的拉伸变形量很小，一般小于3%，显示刚性，不适于允许一定变形的柔性结构的加筋土工程，故本文后面不涉及此种材料的土工格栅）；从加工方法的不同主要有挤板-冲孔-拉伸型、挤出平网拉伸型、纤维织带经编型、以及挤出条带焊接型等四种。
刚开始很多设计人员在采用土工格栅做加筋陡坡和加筋挡土墙设计时，普遍对选择何种材质、何种加工方式的土工格栅没有概念，当然在进行设计安全性验算时，对采用的设计强度如何转化为材料的质控要求更感棘手。
所以大部分情况下，就是参照国外相关资料和一些厂家提供的质控强度指标进行折算，具体折算是否合理并不清楚，所以这时大家对材料的质控强度和断裂伸长率很重视（因为很多设计人员就是用这个强度指标的折算，来进行设计安全性验算的）。
随着大家对土工格栅在土体中的作用机理认识的加深，土工格栅在恒定荷载下的蠕变性能逐步引起大家的重视。
在对同种质控抗拉强度的不同材质、不同加工方式的土工格栅分别进行蠕变测试后，发现不同的格栅显示不同的测试结果，所以又开始对土工格栅在一定的应变要求范围内、一定的温度下、在一定长的时间内所能承受的恒定荷载的蠕变强度高度重视，因为蠕变强度比质控抗拉强度更直观地体现了土工格栅的实际使用要求。
但蠕变测试只是考虑了长期负载时格栅强度的衰减，而实际使用过程中施工、填料、环境等也会对格栅的强度产生影响，所以，实际使用填料的施工破坏、土壤酸碱度的影响、土壤微生物的影响、土工格栅连接件的影响等，也必须考虑。
专题：土工合成材料的蠕变特性和试验方法
3、蠕变试验方法
操作步骤
1. 将室温度调至20± 2℃和湿度为60± 10%，试样在此环境下至少应静置24h。 2.将试样放入夹具内夹紧。试样应对中使不受偏心荷载。 3.将伸长计直接安装在试样上。 1 对土工织物，可将初始计量长度设定为75mm。 2 对土工格栅，应放在节点位置。 4. 分别对同一组蠕变试验的其余各荷载水平的试样进行安装。 5. 施加预拉荷载，将预拉荷载迅速而平稳地分别加到各试样上，预拉荷载包括加荷设备 和夹具的重量。施加预拉荷载和施加试验全部荷载的时间间隔不应超过10min。并记录由 预拉荷载引起的伸长量，取施加预拉荷载后的试样应变作为初读数。 1 试样抗拉强度不大于17.5kN/m，预拉荷载45N。 2 试样抗拉强度大于17.5kN/m，预拉荷载为抗拉强度的1.25%，但最大不超过300N。 6. 迅速而平稳地分别将相应各应力水平的荷载加到各试样上，并记录加荷时间(不计施加 预拉荷载时间)。 7.测量各试样伸长量。 1 可按下列时间间隔测记变形增长值：1min、2min、6min、10min及30min；和1h、2h、5h、 10h、30h、100h、500h及1000h，以后每500h测量一次，直至试验结束。 2 当蠕变变形出现突变情况，应增加读数次数。 8.试样断裂或试验已达规定测量时间，试验终止。对断裂试样，记录破坏形式、位置及达 到破坏的时间。
蠕变试验是检验土工合成材料产品质量的最有效的指标。
2、影响蠕变的因素
影响蠕变的因素除聚合物的种类外，还与这些有关：
荷载水平 （筋材所受 拉力/抗拉强 度）
• 蠕变时所受的力越大， 蠕变速率就越大。 • 荷载较大时， 土工合成材料的蠕变变形趋于不稳定。 • PET受荷载水平影响很小，而PP受荷载水平影响很大，当荷载水平增加时，需要 很长时间和较大变形才能使变形率达到一个稳定值。
土工格栅在冻土路基中的应用及展望
粜 ． ．
口前冻 土道路 的施 工工 艺 中 ， 浅 色路 面可 以有 效 降低 阳光 反 射 与热 传 导 ， 维持 多 年 冻 土 的 上
低荷载水平下土工格栅加速蠕变试验
低荷载水平下土工格栅加速蠕变试验
蠕变是指在力学荷载作用下，固体材料发生恒定位移，变形量几乎不变的过程。
而低荷载水平下土工格栅加速蠕变试验就是在低荷载条件下采用土工格栅技术进行蠕变试验。
这一试验可以有效地研究土的力学特性，如蠕变特性，抗蠕变性能等。
低荷载水平下土工格栅加速蠕变试验是由特殊的土工格栅和一个蠕变试验机组成的。
它的基本原理是：蠕变区开启，外加一个恒定的垂直压力，当试件受力时，实现蠕变拉伸变形，试件按固定的蠕变速率拉伸，由土工格栅负责支撑，当蠕变试件实验完成后，可获得试件变形量与拉伸压力，恒定蠕变速率等数据。
低荷载水平下土工格栅加速蠕变试验，可有效地更好地测量土的蠕变特性，通过比较试件在不同蠕变时间内的变形量，可以判断试件的蠕变特性。
此外，低荷载试验也可以检测土的抗蠕变性能，通过比较低荷载试验时试件的变形量与高荷载试验时试件的变形量，可以比较出低荷载下抗蠕变性能差异。
低荷载水平下土工格栅加速蠕变试验，对土的蠕变特性以及土的抗蠕变性能的研究和控制具有重要意义，可以有效地提升结构的可靠性，更好地保护抗震性能。
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Experimental Study on Creep Properties of Polyester Geogrid at Low
Temperature
Cheng Wei-guo Chang Jun-de2,Zhang-bin2,Wang En-liang2
(1. Jiangsu UniSure Block Co.,Ltd,,Jiangsu Nanjing ,China ,210005
(2. Heilongjiang Seasonal Frozen Soil Region Engineering Frozen Soil Key Laboratory，Harbin，China，
150078）
Abstract:The lab testing for creep was conducted on polyester geogrid S5050 at low temperature.It is concluded from the test results that：(1) the creep properties of polyester geogrid S5050 is relating to the load and temperature.(2) The creep is increacing with the load increacing and decreasing with the temperature decreasing.The creep at 20℃is less then that is at below 0℃.
Keyword: polyester geogrid low temperature creep
涤纶土工格栅低温蠕变特性试验研究
程卫国1常俊德2张滨2汪恩良2
（1. 江苏优凝舒布洛克公司，江苏南京210005
2. 黑龙江省季节冻土区工程冻土重点实验室，黑龙江哈尔滨150080）
摘要：通过室内蠕变试验，研究了S5050型涤纶土工格栅在低温条件下的蠕变特性，结果表明：1）S5050型涤纶土工格栅的蠕变特性与荷载水平和温度密切相关；2）蠕变变形随着荷载的增加而增大，随着温度的降低而减小，并且其在负温时的蠕变变形明显小于其在常温20℃时的蠕变变形。
关键词：涤纶土工格栅低温蠕变
1 前言
土工格栅在土体中长期受到稳定拉伸力的作用，在这种拉伸力的作用下，格栅的变形将会随着时间的增大而不断增大，这种现象称之为蠕变，如果作用于筋材上的力值足够大，时间足够长，格栅变形将会超过允许变形值，造成加筋土体的破坏，因此格栅的蠕变强度是设计中必须考虑的一项指标。
在北方寒冷地区的冬季，土体温度长期处于0℃~ -20℃，在这样的温度下使用格栅，就必须考虑低温对格栅蠕变性能的影响。
汪恩良[1]等人对塑料土工格栅在低温条件下的蠕变特性进行了研究，结果表明：当环境温度为-20℃时，塑料土工格栅的蠕变量在100h后基本稳定，而在相同的荷载水平下，当环境温度为20℃时，塑料土工格栅的蠕变量在1000h后依然没有稳定的迹象，可见低温对塑料土工格栅蠕变有很大影响。
涤纶土工格栅常作为加筋材料广泛应用在公路、水利、铁路和城市建设等行业中，虽然应用广泛，但是关于涤纶土工格栅在低温条件下的蠕变特性却未见报道，本文通过室内试验的方法，着重研究涤纶土工格栅在低温条件下的蠕变特性，揭示涤纶土工格栅的低温蠕变特性。
蠕变测试参照《土工合成材料测试规程》SL/T235-1999[3]规定的测试方法进行试验。
2 蠕变试验简介
2.1 试验仪器
试验设备为自制的杠杆加力系统蠕变试验仪；蠕变变形使用JT-M位移传感器进行量测；试验过程中全程使用DT615数据采仪进行数据采集。
2.2 试验材料
本次试验选择的涤纶土工格栅物理力学参数见表1
表1 试验用涤纶土工格栅主要物理力学参数Table 1 Physical and mechanics parameter of polyester
2.3试验条件
本次试验选择3个荷载水平，分别为：
5%Pmax、10% Pmax和15% Pmax；
选择4个试验温度，分别为：-20℃、-10℃、0℃和20℃。
2.4 试验过程
1、首先将试样裁剪成宽15cm（包含5根纵向肋条），长200cm的试样；
2、将试样安装到夹具上，调平杠杆后，将超出的部分剪断，把杠杆的砝码端抬起，并用垫块固定位置，以保证在预拉荷载施加前保持试样处于未受力的状态；
3、安装好位移传感器并连接好数采；
4、将室内温度调整到相应的试验温度，稳定6h后，启动数采，施加预拉荷载，同时量测初始长度，试验开始；
5、试验进行1000h后，更换试样，更改温度，重开试验。
3 试验结果整理与分析
根据试验结果绘制S5050型涤纶土工格栅蠕变曲线，如图1~图4所示。
图1 20℃时的S5050型涤纶土工格栅蠕变特性曲线Fig.1 Creep characteristic curve of polyester geogrid S5050
at 20℃
图2 0℃时S5050型涤纶土工格栅蠕变特性曲线Fig.2 Creep characteristic curve of polyester geogrid S5050
at 0℃
图3 -10℃时S5050型涤纶土工格栅蠕变特性曲线Fig.3 Creep characteristic curve of polyester geogrid S5050
at -10℃
图4 -20℃时S5050型涤纶土工格栅蠕变特性曲线Fig.4 Creep characteristic curve of polyester geogrid S5050
at -20℃
如图1~图4所示，在各试验温度下，格栅的蠕变都随着荷载水平的增加而增大，同时具有相同的变化趋势；蠕变曲线可以明显的分成两个变化过程，在100h前，蠕变曲线呈近似幂函数趋势变化，100h后近似呈直线关系。
将试验结果进行进一步整理，绘制格栅分别在1min、10h和1000h时蠕变变形与荷载关系曲线，如图5~图7所示。
图5 S5050型涤纶土工格栅在1min时变形与荷载曲线Fig.5 Deformation vs. load curve of polyester geogrid
S5050 at 1min
图6 S5050型涤纶土工格栅在10h时变形与荷载曲线Fig.6 Deformation vs. load curve of polyester geogrid S5050
at 10h
图7 S5050型涤纶土工格栅在1000h时变形与荷载曲线Fig.7 Deformation vs.load curve of polyester geogrid S5050
at 1000h
图5~图7所示曲线反映出，在相同的荷载水平下，随着温度的降低蠕变变形逐渐变小；同时20℃时变形随荷载增加的速率要明显高于其它温度，可见S5050涤纶土工格栅在负温条件下的蠕变特性与常温下的蠕变特性有明显不同。
为了更清楚的反映出温度对S5050涤纶土工格栅蠕变的影响，绘制S5050型涤纶土工格栅分别在1min、10h和1000h时蠕变变形与温度关系曲线，如图8~图10所示。
图8 S5050型涤纶土工格栅在1min时变形与温度曲线Fig.8 Deformation vs.temperature curve of polyester geogrid
S5050 at 1min
图9 S5050型涤纶土工格栅在10h时变形与温度曲线Fig.9 Deformation vs.temperature curve of polyester geogrid
S5050 at 10h
图10 S5050型涤纶土工格栅在1000h时变形与温度曲线Fig.10 Deformation vs.temperature curve of polyester
geogrid S5050 at 1000h
如图8~图10所示，S5050型涤纶土工格栅的变形随温度的升高而增大，在同一荷载水平上，在不同的温度区间，增大的速率有所不同；当温度在0℃以下时，荷载水平对变形增大速率影响不大，但当温度在0℃以上时，荷载水平对变形增大速率的影响明显。
可见低温环境能够有效的减小S5050型涤纶土工格栅的蠕变。
4 结论
根据对试验结果的分析，可以得出以下结论：
1、S5050型涤纶土工格栅的蠕变特性与荷载大小、环境温度的高低有关，蠕变变形随着荷载的增大而增大，随着温度的降低而减少；负温环境条件下，S5050型涤纶土工格栅的蠕变量明显低于其在常温条件下的蠕变量。
2、在相同温度、相同荷载条件下，S5050型涤纶土工格栅的蠕变曲线明显的分为两个部分，即在100h前呈幂函数关系，在100h后呈近似直线关系。
3、S5050型涤纶土工格栅的瞬时蠕变变形随荷载水平的增加而近似成直线关系增大，但增大速率随着温度的降低呈现逐渐减小的趋势。
4、S5050型涤纶土工格栅的瞬时蠕变变形随温度的升高而增大，在同一荷载水平上，在不同的温度区间，增大的速率有所不同；温度在0℃以下时，荷载水平对变形增大速率影响不大，但当温度在0℃以上时，荷载水平对变形增大速率的影响明显。
参考文献：
[1] 汪恩良，徐学燕，常俊德等. 冻融循环对塑料土工格栅拉伸性能的影响[J]. 冰川冻土，2008，30(4): 646－651.
[2] 王钊. 土工合成材料的蠕变试验[J]. 岩土工程学报,1994, 16(6): 96－102.
[3] SL/T235-1999，土工合成材料测试规程[S].
[4] 王钊，李丽华，王协群等. 土工合成材料的蠕变特性和试验方法[J]. 岩土力学,2004, 20(5): 723－727。