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水 利 学 报

２０２３年 １０月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 １０期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）１０ － １２１０ － １２

土工织物顶压蠕变特性与折减系数研究

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李 丹 １，２ ，易 杨 ，罗 琛 ，吴 迪 ，徐 超 ，吴建建 ２
（１．同济大学 地下建筑与工程系，上海 ２０００９２；２．桂林电子科技大学 建筑与交通工程学院，广西 桂林 ５４１００４）
摘要：常规土工合成材料蠕变特性仅考虑筋材拉伸状态。随着土工合成材料应用愈加广泛，其受力条件也愈加复
杂。为研究土工织物在受到顶压力作用下的蠕变特性，研制了顶压蠕变试验装置。采用该装置对 ＭｉｒａｆｉＰＥＴ１３００
土工织物进行了 ＣＢＲ圆形顶破试验以及 ４０％、５０％和 ６０％三种荷载水平下的 ２４００ｈ圆形顶压蠕变试验，计算了
５、１０、６０和 １２０ａ设计年限在不同顶压面积应变下的顶压蠕变折减系数，并与常规拉伸蠕变折减系数对比，建
立了顶压蠕变折减系数、设计年限与顶压面积应变三者的量化关系式，以预测顶压蠕变折减系数。结果表明，对
于试验土工织物，顶压蠕变折减系数比常规拉伸蠕变折减系数大 ６５．３４０％～１４８．４９６％；随设计年限的增加，顶压
蠕变折减系数变化不大；在不同设计年限下，随顶压面积应变的增加，顶压蠕变折减系数保持平稳。为提升工程
结构的安全性和耐久性，在土工合成材料受顶压作用情况下，建议设计采用顶压蠕变折减系数。
关键词：土工合成材料；顶压蠕变特性；蠕变折减系数；顶压蠕变试验装置；量化关系式
文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０３４９
中图分类号：ＴＵ５３１．７

１ 研究背景

土工合成材料应用广泛，具有加筋、排水、反滤、隔离、防护等作用 ［１ － ４］ ，其长期变形性能对结构
安全及稳定性至关重要 ［５ － ６］ 。在进行蠕变特性的试验研究时，现有方法大多基于相关规范（如 ＪＴＧＥ５０—
［７］
［８］
２００６ 和 ＱＢ?Ｔ２８５４—２００７ ）中 的 常 规 拉 伸 蠕 变 试 验，所 使 用 的 材 料 包 括 土 工 织 物 ［９ － １１］ 和 土 工 格
栅 ［１２ － １３］ 等。在蠕变折减系数取值及长期蠕变性能的预测方面，张震等 ［１４］ 利用时温叠加原理将不同温
度下的蠕变试验曲线移动形成一条光滑的主曲线来确定土工格栅 ＨＤＰＥ５０的蠕变折减系数。向前勇
等 ［１５］ 研究了低荷载水平下的加速蠕变试验，实现了短时间预测材料的蠕变特性。Ｄｉａｓ等 ［１６］ 分析了 ４
种不同重量的有纺土工织物 ７２ｈ蠕变变形的结果，并建立了蠕变曲线的数学模型。常规土工合成材料
蠕变特性的测试是材料在受张拉状态下的，如图 １（ａ）所示。随着土工合成材料应用越广泛，其受力也
越来越复杂，出现了一些垂直于材料表面的受力条件，如图 １（ｂ）所示，具有代表性的土工合成材料
受顶压力作用的工况如图 ２所示。在不同受力方向和条件下，材料的蠕变特性可能有不同，相应的蠕
变折减系数也不同，从而影响土工合成材料在工程上的设计与选用。

图 １ 土工合成材料常规拉伸受力及顶压受力示意图

收稿日期：２０２３ － ０６ － １２
基金项目：国家自然科学基金项目（４２０６７０４４）；广西重点研发计划项目（桂科 ＡＢ２３０２６０２８）
作者简介：李丹（ １９８４ － ），博士生，讲师，主要从事岩土工程领域研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｌｄ＠ｇｕｅｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
通信作者：吴迪 （１９８２ － ），博士，副教授，主要从事岩土工程领域研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｗｕｄｉ＠ｇｕｅｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
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