Page 63 - 《振动工程学报》2025年第11期

第 11 期 赵志成，等：不同返包型式加筋黄土边坡振动台模型试验研究 2521

表 1 模型相似参数 100
Tab. 1 Model similarity parameters
80
序号 物理量 相似关系 相似常数（原型/模型）
1 长度L C L 3 小于某粒径的颗粒含量 / % 60
2 弹性模量E C E = C L 3 40
3 密度ρ C ρ = 1 1
4 时间t C t = C L 0.5 1.73 20
5 加速度a C a = 1 1
0 −1 −2 −3 −4
6 频率f C f = C −0.5 0.58 1×10 1 1×10 0 1×10 1×10 1×10 1×10
L
颗粒粒径d / mm
7 应力σ C σ = C L 3
8 重力g C g = 1 1 图 3 颗粒级配曲线
Fig. 3 Particle size distribution curve
模型试验相似比，经剔肋处理后，格栅的极限抗拉强

度为 17.67 kN/m；在 2% 和 5% 的伸长率条件下，对应
的抗拉强度分别为 4.2 kN/m 和 7.93 kN/m。
海绵
坡面采用土工格栅返包三类自制土工袋建造，
自 制 土 工 袋 尺 寸 分 别为 0.25 m×0.10 m×0.10 m（ 长 × 柔性土工袋 1000 mm
宽×高）、0.20 m×0.10 m×0.10 m（长×宽×高）、0.10 m×
0.10 m×0.10 m（长×宽×高）。土工袋内填充物与试验
中回填土一致，上下两层土工袋采用错缝搭接的方
式堆叠，如图 2 所示。
500 mm 1500 mm
0.10 m×0.10 m×0.10 m 0.20 m×0.10 m×0.10 m
(a) 加筋黄土边坡三维模型图
(a) Three-dimensional model diagram of reinforced loess slope
0.25 m×0.10 m×0.10 m
位移计(8个) 加速度计(5个) 应变片(30个)
600
200 200
100
100
100
100

图 2 土工袋堆叠示意图 1000 100
100
Fig. 2 Soil bag stacking schematic diagram 100
回填土采用重塑后的马兰黄土，其颗粒级配曲 100
100
线 如图 3 所 示 ， 内 摩 擦 角 φ=26.10°； 黏 聚 力 c =
100
22.70 kPa； 最 大 干 密 度 ρ = 1.76 g/cm ； 最 优 含 水 率
3
100 600
w = 13.2%；液限为 30.6%；塑限为 15.4%。 1200

(b) 传感器布置图（单位：mm）
1.4 试验方案 (b) Schematic of sensor layout (Unit：mm)

图 4 模型设计图
试验模型设计布局如图 4 所示。三组模型的整
Fig. 4 Experimental model design drawing
体尺寸均为坡高 100 cm、坡顶长 60 cm、坡宽 50 cm、
坡角 63°，综合坡比 1∶0.5。加筋间距 20 cm，加筋长 在本层返包段格栅与相邻层格栅纵肋交错处进行锚
度 L=0.6H=60 cm，满足加筋土边坡加筋长度要求 [20] 。 定，但该返包型式在顶层处无法进行固定，试验中在
模型采用分层填筑，每层填筑完成后使用自制的夯 顶层采用次筋型返包，与 YU 等 [21] 的研究中采用的
实器进行压实。试验中通过在模型箱两侧涂抹凡士 方法一致；次筋型返包的特点为格栅返包土工袋后，
林降低土体与模型箱侧壁之间的摩擦。此外为了减 先向下回折至一定深度，再向填土内部延伸，依靠上
弱刚性边界对地震波的反射，在振动方向的后壁粘 部填土与土工格栅之间的摩擦力进行固定，施工难
贴了 5 cm 厚的海绵。返包型式分为 C 型、次筋型和 度在三种返包型式中最低；自返包型的特点为土工
自返包型，如图 5 所示。其中 C 型返包的特点为格 格栅返包土工袋后全回折到底层格栅并与其相连。
栅返包土工袋后向填土中延伸小段距离，通过铁棒 传感器布置如图 4（b）所示。共计布设 8 个位移