基于分布式应变感测的纤维加筋膨胀土干缩湿胀特性试验

为了研究素膨胀土和玄武岩纤维加筋膨胀土在干缩湿胀过程中的应变分布及其裂缝发育规律,试验设计了一个长100 cm、宽7 cm、高5 cm的室内模型钢槽,将传感光纤埋于钢槽中以测量素膨胀土和玄武岩纤维加筋膨胀土应变。基于布里渊光时域分析技术(BOTDA)获得了土体应变分布。结果表明:在膨胀土干缩湿胀过程中,膨胀土模型区域最大收缩应变与含水率之间呈近似线性的负相关。随着含水率的变化,纤维加筋膨胀土应变量和应变变幅均小于素膨胀土的应变量和变化幅度,说明玄武岩纤维显著降低膨胀土的拉伸应变和收缩应变,限制膨胀土的变形和抑制裂缝的发育。     

纤维煤矸石改良膨胀土强度特性及邓肯-张模型参数

为了改善膨胀土胀缩性能和强度特性,本研究以煤矸石和纤维为固土材料,研究聚丙烯纤维和煤矸石对膨胀土的强度影响及本构关系。首先将不同质量比的煤矸石掺入到膨胀土中,通过无荷载膨胀率试验和收缩试验,分析煤矸石掺量对膨胀土胀缩性的影响,确定煤矸石的最佳掺入比为40%;在此基础上掺入不同掺量的聚丙烯纤维,进行三轴固结排水试验,研究纤维对煤矸石改良膨胀土强度及其邓肯-张模型参数的影响。研究结果表明,掺入纤维后改良土的抗剪强度随着纤维掺量的增加呈先增大后减少的趋势,最佳纤维掺量为0.3%,并且周围压力越高,纤维对改良土强度提高越显著;通过对纤维煤矸石改良膨胀土应力应变的分析,得到了材料的邓肯-张模型参数,采用Matlab软件获取纤维掺量和围压对模型参数a,b的拟合函数,将其代入邓肯-张模型中,模型能较好地模拟试验获得的应力-应变数据。     

纤维加筋植被混凝土干湿循环下抗剪强度研究

纤维加筋对提高土体强度、改善土体力学性能具有积极作用.为此,本文以植被混凝土基材为研究对象,以未掺入纤维的试样为空白对照样,按0.2%、0.4%、0.6%和0.8%的配比分别掺入棕纤维和玄武岩纤维,开展不固结不排水三轴试验(UU),探讨在15%、25%两种脱湿幅度,0次、5次、10次干湿循环次数下纤维加筋基材的抗剪强度特性.试验结果表明:纤维掺入能有效增大基材的黏聚力,对内摩擦角的影响不明显;棕纤维和玄武岩纤维的掺入量为0.4%时,纤维加筋基材的强度增强效应最好;低幅度干湿循环下基材的抗剪强度先增大后减小,高幅度干湿循环会极大的降低基材的抗剪强度;总体上,棕纤维对植被混凝土基材的加筋效果明显优于玄武岩纤维.     

石灰-玄武岩纤维改良膨胀土的冲击性能试验研究

为了研究改良膨胀土的冲击性能,文章基于直剪试验和无侧限试验分析了石灰和玄武岩纤维改良膨胀土的最佳配比,并应用改进的击实仪,探讨了不同能量单点冲击荷载作用下的石灰-玄武岩纤维改良膨胀土的变形和强度特性。研究表明:6%石灰和0.3%玄武岩纤维耦合改良效果最好,其无侧限抗压强度比单独应用石灰和玄武岩纤维改良方案获得的土体强度分别提高了70.00%和63.27%;单点冲击下耦合改良土的变形较小,且变形随冲击能量的加大而加大,但随埋深增大而减少;对同一埋深土体,中心土体比周边土体变形大。研究结果为实际膨胀土场地改良提供了依据。     

椰壳纤维土的三轴试验研究

采用室内三轴试验的方法,研究了椰壳纤维土的应力-应变关系及强度特性。探讨了不同加筋情况下椰壳纤维土的加筋效果及变化规律。试验结果表明:在红黏土中掺入椰壳纤维,能够提高土体抵抗变形的能力;椰壳纤维的加筋作用只有当试样的应变足够大时才能发挥出来;且随着轴向应变的增加,椰壳纤维土的加筋作用越来越明显;椰壳纤维土的应力-应变曲线近似呈双曲线,其试样的主要破坏形式表现为鼓胀破坏;在红黏土中加入椰壳纤维后,纤维土的黏聚力c值和内摩擦角φ值均有一定的提高;其中黏聚力c值提高明显,而内摩擦角φ值变化不明显;相同条件下,随着椰壳纤维掺量的增加,椰壳纤维土的加筋效果逐渐提高;相同条件下,围压越低,纤维土的加筋效果越好。     

土工格栅加筋膨胀土抗剪特性及边坡稳定性分析

近年来关于膨胀土边坡的病害处治逐渐转向了柔性防护领域,其中在膨胀土中植入土工格栅就是典型的一种。取十天高速西略段膨胀土加入不同层土工格栅,进行室内剪切试验,研究加筋对膨胀土抗剪强度的影响;再结合现场试验,考察筋材对膨胀土边坡稳定性的影响,以此来探讨加筋膨胀土的抗剪作用机理。试验结果表明:加筋使得剪应力峰值、峰值区域、残余强度以及峰值出现所对应的位移均得到提高;加土工格栅可以有效抑制土样剪切带的发展及土体的双向变形,提高其延性,推迟塑性破坏的出现,改善土体的变形特征,导致破坏模式发生变化;加筋能有效增大土体的黏聚力,而内摩擦角变化不大;加土工格栅能减小坡体的位移变形,增大土体抗滑移强度,提高坡体的稳定性。     

玄武岩纤维水泥土三轴试验研究

为了提高水泥土的受力性能,利用玄武岩纤维的加筋增强效果,探讨在水泥土中掺入玄武岩纤维以改善其力学性能的方法.采用不固结不排水三轴试验,对玄武岩纤维水泥土的抗剪强度进行研究,了解其强度及变形特性.结果表明:玄武岩纤维的掺入使水泥土的黏聚力有较大幅度的提高,且二者大致呈正比关系;应力应变曲线大致可以分为3个阶段:线弹性阶段、塑性屈服阶段、峰值软化阶段;玄武岩纤维的掺入具有类围压作用,对水泥土强度具有明显的提高作用,且增大了其塑性变形.     

干湿循环作用下纤维加筋膨胀土的裂隙及强度特性研究

膨胀土具有湿胀干缩的特性,在干湿循环作用下土体会产生裂隙,裂隙的发育会破坏土体结构,对土体强度产生影响。通过开展室内膨胀土干湿循环试验和无侧限抗压强度试验,采用数字图像处理技术分析试样表面裂隙,研究膨胀土在干湿循环作用下的开裂特性和纤维加筋对裂隙发育的抑制作用以及强度随裂隙开展的变化规律。结果表明:膨胀土表面裂隙率以及裂隙长度、宽度和分维数等定量指标随着干湿循环次数增加呈双曲线型增大,经历5次循环之后趋于稳定;无侧限抗压强度随干湿循环次数的增加呈双曲线型衰减,经历5次循环之后强度也趋于稳定;强度指标随裂隙率的增加而降低,二者呈线性递减关系。试验过程中纤维土各裂隙指标均小于素膨胀土,而强度均大于素膨胀土,体现了纤维加筋减小膨胀土裂隙性、提高土体强度和整体性的良好效果。     

含水量对加筋膨胀土强度与变形特性的影响

 对双向格栅加筋膨胀土进行不同含水量下的无侧限压缩和固结不排水剪试验,研究了含水量对加筋膨胀土强度与变形特性的影响。无侧限试验表明,含水量显著影响加筋膨胀土的破坏模式,随含水量增大,加筋对应力应变曲线的影响减小,加筋后峰值强度和残余强度的变化减小,其分别对应应变的变化量减小。固结不排水剪试验表明,含水量对未加筋与加筋膨胀土的破坏模式并无影响,其应力应变曲线均呈应变硬化型,随含水量增大,加筋土的峰值强度急剧减小,加筋后峰值强度提高的数值减小,而含水量对初始屈服应力的影响与加筋层数有关。     

玄武岩纤维加筋微生物固化砂力学特性试验

针对微生物固化土体抗变形能力差、韧性低的特点,将离散的玄武岩纤维掺入到砂土中进行微生物固化处理,结合无侧限抗压强度试验和显微镜下观测,从宏细观角度研究不同纤维长度和掺量条件下玄武岩纤维对微生物固化砂土强度和韧性的影响.结果表明:玄武岩纤维加筋能够改善微生物固化砂土的强度和韧性;纤维长度的影响与纤维掺量密切相关,当纤维掺量较低时,试样的强度和韧性随着纤维长度的增加而增强;当纤维掺量较高时,试样的强度和韧性随着纤维长度的增加先增强后减弱;随着纤维掺量的增加,试样的强度和韧性均先增强后减弱,最优纤维掺量为0.3%～0.5%;研究范围内玄武岩纤维加筋最优条件为0.3%纤维掺量和20 mm纤维长度.