土(tu)工(gong)格室在(zai)土(tu)工(gong)格室XY型(xing)拉(la)伸(shen)試(shi)驗機(ji)下的變(bian)形行(xing)為(wei)探討(tao)

更(geng)新時(shi)間(jian)：2025-10-31

點(dian)擊(ji)次(ci)數(shu)：301

　　土(tu)工(gong)格室作(zuo)為(wei)壹種(zhong)廣(guang)泛(fan)應(ying)用於巖土(tu)工(gong)程(cheng)領(ling)域的新型土(tu)工(gong)合成(cheng)材料，具有(you)獨特的三(san)維(wei)網(wang)狀結(jie)構。它(ta)能夠(gou)有(you)效(xiao)地(di)約(yue)束(shu)土(tu)體(ti)的側(ce)向變(bian)形，增強土(tu)體(ti)的整(zheng)體(ti)性和承載(zai)能(neng)力，在(zai)道(dao)路基礎(chu)加固、邊(bian)坡防護(hu)、軟弱(ruo)地(di)基處(chu)理(li)等方(fang)面發揮著(zhe)極為(wei)重要的作(zuo)用。然而(er)，為(wei)了確(que)保土(tu)工(gong)格室在(zai)實際工(gong)程(cheng)中的性能表現(xian)達(da)到預(yu)期要求，深(shen)入(ru)探究其在(zai)受力過程(cheng)中的變(bian)形行(xing)為(wei)是至(zhi)關重要的。土(tu)工(gong)格室XY型(xing)拉(la)伸(shen)試(shi)驗機(ji)則為(wei)精確(que)研究土(tu)工(gong)格室的變(bian)形特性提供了可靠(kao)的試(shi)驗手段(duan)。

　　壹、試(shi)驗概況

　　（壹）試(shi)驗設(she)備(bei)

　　土(tu)工(gong)格室XY型(xing)拉(la)伸(shen)試(shi)驗機(ji)主要由(you)加載(zai)系(xi)統(tong)、測(ce)量系(xi)統(tong)和控(kong)制系(xi)統(tong)組(zu)成。加載(zai)系(xi)統(tong)能(neng)夠(gou)實現(xian)對(dui)土(tu)工(gong)格室在(zai)X軸和Y軸方(fang)向上獨立(li)且(qie)精確的拉(la)伸(shen)加載(zai)，可模擬(ni)土(tu)工(gong)格室在(zai)實際工(gong)程(cheng)中復雜多(duo)變(bian)的受力狀態(tai)。測量(liang)系(xi)統(tong)配(pei)備(bei)了(le)高(gao)精(jing)度的位(wei)移(yi)傳感(gan)器和力傳感(gan)器，能(neng)夠(gou)實時(shi)準(zhun)確地(di)采(cai)集(ji)土(tu)工(gong)格室在(zai)拉(la)伸(shen)過程(cheng)中的變(bian)形量(liang)和所受拉力數(shu)據。控(kong)制系(xi)統(tong)則負責(ze)整(zheng)個試(shi)驗過程(cheng)的參數(shu)設置(zhi)、數(shu)據采(cai)集(ji)控(kong)制(zhi)以(yi)及試(shi)驗進程(cheng)的監控，確(que)保試(shi)驗的準(zhun)確性和安(an)全性。

　　（二）試(shi)驗材料

　　本試(shi)驗選(xuan)取了具有(you)代表(biao)性的土(tu)工(gong)格室產(chan)品(pin)，其材質主要為(wei)高密(mi)度聚乙烯(xi)（HDPE），格室高(gao)度、焊距等(deng)幾(ji)何(he)參數(shu)均符(fu)合(he)相(xiang)關標準(zhun)規(gui)範要求。土(tu)工(gong)格室的片(pian)材厚(hou)度均(jun)勻(yun)，焊接質(zhi)量良(liang)好(hao)，以(yi)保(bao)證(zheng)試(shi)驗結(jie)果能夠(gou)真實反映(ying)該(gai)類型土(tu)工(gong)格室的典型(xing)性能。

　　（三）試(shi)驗方(fang)案

　　單向拉(la)伸(shen)試(shi)驗

　　分(fen)別(bie)對(dui)土(tu)工(gong)格室進行(xing)X軸方(fang)向和Y軸方(fang)向的單(dan)向拉(la)伸(shen)試(shi)驗。在(zai)每(mei)個方(fang)向的拉(la)伸(shen)過程(cheng)中，保(bao)持(chi)加載(zai)速(su)率恒(heng)定，記錄(lu)不同拉力作用下土(tu)工(gong)格室的伸(shen)長(chang)量(liang)，繪(hui)制(zhi)應力-應變(bian)曲(qu)線，分(fen)析其(qi)在(zai)單(dan)向受力時(shi)的變(bian)形特征(zheng)。

　　雙(shuang)向拉(la)伸(shen)試(shi)驗

　　采(cai)用不同的加載(zai)比例(li)對(dui)土(tu)工(gong)格室進行(xing)X軸和Y軸同時(shi)拉(la)伸(shen)的雙(shuang)向拉(la)伸(shen)試(shi)驗。例(li)如，設(she)置X軸與Y軸拉(la)力之比分(fen)別(bie)為(wei)1:1、1:2、2:1等多(duo)種(zhong)工(gong)況，以研究土(tu)工(gong)格室在(zai)雙(shuang)向復合受力狀態(tai)下的變(bian)形響(xiang)應規(gui)律，包括各(ge)向異(yi)性表現(xian)以(yi)及(ji)整(zheng)體(ti)變形協(xie)調(tiao)性等。

　　二、試(shi)驗結(jie)果與分(fen)析

　　（壹(yi)）單向拉(la)伸(shen)變(bian)形行(xing)為(wei)

　　應力-應變(bian)曲(qu)線特征(zheng)

　　從(cong)單向拉(la)伸(shen)試(shi)驗得(de)到的應(ying)力-應變(bian)曲(qu)線可以看(kan)出(chu)，土(tu)工(gong)格室在(zai)初(chu)始階(jie)段(duan)呈現(xian)出(chu)近(jin)似線(xian)性的彈(dan)性變形特征(zheng)。隨著(zhe)拉力的增加，當(dang)超過壹定限度後(hou)，曲(qu)線逐漸(jian)偏離(li)直(zhi)線(xian)，進入(ru)非(fei)線性階段(duan)，表明(ming)土(tu)工(gong)格室開(kai)始發(fa)生(sheng)塑性變形。這壹轉折點(dian)對(dui)應的應(ying)力值即為(wei)土(tu)工(gong)格室的比例(li)極限(xian)應力，而(er)最(zui)終(zhong)導(dao)致(zhi)土(tu)工(gong)格室破(po)壞(huai)的應(ying)力值則稱(cheng)為(wei)極限(xian)應力。不同方向的單(dan)向拉(la)伸(shen)試(shi)驗結(jie)果顯示(shi)，土(tu)工(gong)格室在(zai)X軸和Y軸方(fang)向上的力學性能存在(zai)壹(yi)定差異(yi)，這主要源於(yu)其制(zhi)造工(gong)藝導(dao)致的結(jie)構各(ge)向異(yi)性。

　　變形模(mo)式(shi)

　　在(zai)單(dan)向拉(la)伸(shen)過程(cheng)中，土(tu)工(gong)格室的變(bian)形主要表現(xian)為(wei)格室片(pian)材的拉(la)伸(shen)伸(shen)長(chang)以(yi)及(ji)格室節(jie)點(dian)處(chu)的局部(bu)變形。格室片(pian)材在(zai)拉(la)力作用下沿(yan)縱向伸(shen)長(chang)，同時(shi)由(you)於節(jie)點(dian)的約(yue)束(shu)作用，使得(de)相(xiang)鄰(lin)格室之間(jian)的角(jiao)度發(fa)生(sheng)變化(hua)，進而(er)帶(dai)動(dong)整(zheng)個土(tu)工(gong)格室結(jie)構的變(bian)形。通(tong)過觀察(cha)發現(xian)，當(dang)拉力較(jiao)小時(shi)，變(bian)形主要集(ji)中在(zai)格室片(pian)材的中部(bu)區(qu)域；隨著(zhe)拉力增大，靠(kao)近(jin)節(jie)點(dian)部(bu)位(wei)的變(bian)形逐漸(jian)加劇(ju)，直(zhi)至(zhi)最(zui)終(zhong)在(zai)薄(bo)弱(ruo)部位發生(sheng)斷裂(lie)破壞(huai)。

　　（二）雙(shuang)向拉(la)伸(shen)變(bian)形行(xing)為(wei)

　　各向異(yi)性表現(xian)

　　雙(shuang)向拉(la)伸(shen)試(shi)驗結(jie)果表明(ming)，土(tu)工(gong)格室在(zai)不同加載(zai)比例(li)下表(biao)現(xian)出(chu)明(ming)顯的各(ge)向異(yi)性。當(dang)X軸與Y軸拉(la)力之比不同時(shi)，土(tu)工(gong)格室在(zai)兩(liang)個方(fang)向上的變(bian)形程(cheng)度各(ge)異(yi)。例(li)如，在(zai)1:2的加載(zai)比例(li)下，Y軸方(fang)向的變(bian)形明(ming)顯大(da)於X軸方(fang)向，這是因(yin)為(wei)土(tu)工(gong)格室本(ben)身的結(jie)構特點(dian)決(jue)定了其(qi)在(zai)Y軸方(fang)向上的剛(gang)度相(xiang)對(dui)較(jiao)小，更容易(yi)產(chan)生(sheng)較(jiao)大(da)的變(bian)形。這種各(ge)向異(yi)性對(dui)於土(tu)工(gong)格室在(zai)實際工(gong)程(cheng)中的應(ying)用具有(you)重要意義(yi)，需(xu)要根據(ju)具體的工(gong)程(cheng)受力情況進行(xing)合(he)理(li)設計(ji)和選(xuan)型。

　　變形協(xie)調(tiao)性

　　盡管(guan)土(tu)工(gong)格室在(zai)雙(shuang)向拉(la)伸(shen)時(shi)存在(zai)各(ge)向異(yi)性，但在(zai)壹(yi)定的加載(zai)範(fan)圍內(nei)，其整(zheng)體(ti)變形仍(reng)具有(you)壹定的協(xie)調(tiao)性。即兩個方(fang)向的變(bian)形相(xiang)互(hu)制(zhi)約、相(xiang)互(hu)影響(xiang)，共同構成(cheng)壹個有(you)機(ji)的整(zheng)體(ti)變形體(ti)系(xi)。通(tong)過分(fen)析雙(shuang)向拉(la)伸(shen)過程(cheng)中的應(ying)力分(fen)布和變(bian)形發(fa)展規(gui)律發現(xian)，土(tu)工(gong)格室內(nei)部(bu)的應(ying)力傳遞和重(zhong)新分(fen)配(pei)機(ji)制在(zai)其(qi)中起到了(le)關鍵作(zuo)用。當(dang)某壹(yi)方(fang)向的拉(la)力增加時(shi)，不僅會(hui)引(yin)起該(gai)方(fang)向的直(zhi)接(jie)變(bian)形，還(hai)會(hui)通(tong)過格室節(jie)點(dian)將部分(fen)應力傳遞到另壹(yi)方向，從(cong)而(er)促(cu)使另壹(yi)方向也(ye)產(chan)生(sheng)相(xiang)應(ying)的變(bian)形調(tiao)整(zheng)，以(yi)維(wei)持(chi)整(zheng)個結(jie)構的穩(wen)定性和平(ping)衡(heng)性。

　　三、影響(xiang)土(tu)工(gong)格室變(bian)形行(xing)為(wei)的因(yin)素

　　（壹）材料性質

　　土(tu)工(gong)格室的材料性質是決(jue)定其變(bian)形行(xing)為(wei)的內(nei)在(zai)因(yin)素。如材料的彈(dan)性模量、屈(qu)服(fu)強度、延(yan)伸(shen)率等(deng)力學指(zhi)標直(zhi)接(jie)影響(xiang)著(zhe)土(tu)工(gong)格室在(zai)不同受力階段(duan)的變(bian)形特性。壹般來說，彈(dan)性模量較(jiao)高(gao)的材料在(zai)相(xiang)同拉力下產(chan)生(sheng)的彈(dan)性變形較(jiao)小，而(er)屈(qu)服(fu)強度較(jiao)低的材料則更容易(yi)提(ti)前(qian)進入(ru)塑性變形階(jie)段(duan)。此(ci)外，材料的韌(ren)性和抗(kang)疲(pi)勞性能也會(hui)對(dui)土(tu)工(gong)格室在(zai)長(chang)期反復荷載(zai)作(zuo)用下的變(bian)形穩(wen)定性產(chan)生(sheng)影響(xiang)。

　　（二）幾(ji)何(he)參數(shu)

　　土(tu)工(gong)格室的幾(ji)何(he)參數(shu)，包括格室高(gao)度、焊距、片(pian)材厚(hou)度等(deng)，對(dui)其變(bian)形行(xing)為(wei)有(you)著(zhe)顯著的影響(xiang)。較(jiao)高(gao)的格室高(gao)度和較(jiao)大(da)的焊距會(hui)使土(tu)工(gong)格室的結(jie)構相(xiang)對(dui)松散，在(zai)受力時(shi)更(geng)容易(yi)發(fa)生(sheng)較(jiao)大(da)的變(bian)形，但(dan)同時(shi)也(ye)可能提(ti)高(gao)其與土(tu)體(ti)的嵌(qian)鎖(suo)作用效(xiao)果；而(er)較(jiao)厚(hou)的片(pian)材厚(hou)度則有(you)助(zhu)於(yu)增強土(tu)工(gong)格室的整(zheng)體(ti)剛度，減(jian)小變形量(liang)，但可能會(hui)增加材料成本和重(zhong)量。因(yin)此(ci)，在(zai)實際工(gong)程(cheng)設(she)計(ji)中，需(xu)要綜(zong)合考慮這些(xie)幾(ji)何(he)參數(shu)的優(you)化(hua)組合(he)，以達到最(zui)佳(jia)的工(gong)程(cheng)性能和經(jing)濟(ji)性。

　　（三）加載(zai)條(tiao)件

　　加載(zai)速(su)率、加載(zai)方(fang)式(shi)以及(ji)加載(zai)歷(li)史等加載(zai)條(tiao)件因(yin)素對(dui)土(tu)工(gong)格室的變(bian)形行(xing)為(wei)也不容忽(hu)視(shi)。較(jiao)快(kuai)的加載(zai)速(su)率可能導(dao)致(zhi)土(tu)工(gong)格室的變(bian)形響(xiang)應滯後(hou)，並(bing)且容易(yi)引(yin)發脆(cui)性破壞(huai)；而(er)不同的加載(zai)方(fang)式(shi)，如單(dan)向拉(la)伸(shen)、雙(shuang)向拉(la)伸(shen)或(huo)循環加載(zai)等(deng)，會(hui)使土(tu)工(gong)格室經(jing)歷(li)不同的應(ying)力路徑和變(bian)形歷(li)程(cheng)，從(cong)而(er)表(biao)現(xian)出(chu)各(ge)異(yi)的變(bian)形特性。例(li)如，在(zai)循環加載(zai)情況下，土(tu)工(gong)格室可能會(hui)出(chu)現(xian)累(lei)積(ji)變(bian)形和疲(pi)勞損(sun)傷(shang)現(xian)象，這將嚴重(zhong)影響(xiang)其長(chang)期使用性能。