Page 34 - 《振动工程学报》2026年第5期

1238 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

1.2 相似定律 100 为应变片
使用基于 Bockingham π 定理的地震模拟试验相
似关系 [21] 和 HUANG [22] 针对土工合成材料提出的相
似规则对试验模型进行缩尺设计。考虑到振动台的
承载能力和模型箱尺寸，在本研究中，将原型与模型
的相似比例因子设定为 3，模型试验中各物理量的相
似比如表 1 所示，表中 N 为比例因子。 1000

表 1 振动台模型试验的相似关系
Tab. 1 Similarity laws of shaking table model test

物理量 比例因子 比例因子值 100
尺寸L/m N 3 100
–3
密度ρ/(kg·m ) 1 1
700
–2
加速度a/(m·s ) 1 1 1000
时间t/s N 0.5 1.73 (a) 模块式加筋土挡墙
(a) Modular-block reinforced soil retaining wall
频率ω/Hz N −0.5 0.58
应力σ/Pa N 3 100 为应变片
–2
重力加速度g/(m·s ) 1 1
土工格栅应变ε 1 1
–1
土工格栅抗拉刚度J/(N·m ) N 3

1.3 试验模型
1000
本研究利用振动台模型试验探讨面板型式对加
筋土挡墙潜在破裂面的影响。为了消除额外变量对
试验结果的影响，三个模型均使用相同的筋土材料
和施工程序进行建造，并且具有相同的几何外观尺 100
寸：结构尺寸为 1000 mm×500 mm×1000 mm（长×宽× 100
高），面板厚度为 100 mm，加筋间距为 200 mm，加筋 700
1000
区域长度为 0.7H。依据整体式面板加筋土挡墙设计
(b) 返包式加筋土挡墙
与施工规范 [23] ，整体式面板加筋土结构中的返包式 (b) Reinforced soil retaining wall with wrapped facing
面板为施工过程中临时支护面板，在整体结构施工
为应变片
完毕后，此部分视为加筋区域，不计入面板厚度。三 100 100
种不同面板型式的试验模型如图 2 所示。

1.4 回填土

模型试验中使用的回填土为标准砂，平均粒径
D 50 =0.34 mm，不均匀系数 C u =2.06，曲率系数 C c =1.26，
内摩擦角 φ=41°，填料按 D r =70% 逐层压实，此时对应 1000
3
的填料密度为 1.82 g/cm 。

1.5 筋材与连接件
100
采用高密度聚乙烯土工格栅作为加筋材料，依
据规范 ASTM D6637M-15 [24] ，使用 MTS 电液压伺服 100 50
万能试验机测得试验所用土工格栅在 2% 应变下的 700
1000
抗拉强度为 5.8 kN/m，极限抗拉强度 J m =19.13 kN/m。 (c) 整体式面板加筋土挡墙
根据表 1 中的相似关系，原型土工格栅的极限抗拉 (c) Reinforced soil retaining wall with full-height rigid facing
强度 J p =J m ×N=19.13×3=57.39 kN/m，其极限抗拉强度 图 2 试验模型和仪器布置图（单位：mm）
值处于现场使用的土工格栅产品的典型范围内 [25-26] 。 Fig. 2 Test model and instruments layout diagrams (Unit: mm)