聚丙烯纖維土強(qiáng)度特性試驗(yàn)研究.pdf

1、纖維土是一種新型土工材料,具有抗剪、抗裂、抗沖蝕與抗震等優(yōu)點(diǎn),常用于加固改良膨脹土地基,加筋路基邊坡與加筋擋墻等結(jié)構(gòu),是目前加筋土技術(shù)研究中的熱點(diǎn)。本論文從纖維加筋土的強(qiáng)度理論出發(fā),總結(jié)了纖維土力學(xué)特性的影響因素;以目前纖維長(zhǎng)度與摻量對(duì)土體補(bǔ)強(qiáng)效果缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)為背景,開(kāi)展了聚丙烯纖維長(zhǎng)度與摻量?jī)煞N參數(shù)對(duì)粘性土峰值強(qiáng)度影響的三軸試驗(yàn)研究,探索出了纖維長(zhǎng)度與摻量對(duì)粘性土峰值抗剪強(qiáng)度特性的影響;纖維土工程完工后,在降雨、光照以及人工等因素的

2、作用下,不可避免的出現(xiàn)裂縫或者滑移,土體強(qiáng)度出現(xiàn)衰減,針對(duì)目前纖維土殘余強(qiáng)度特性研究成果未有報(bào)道的現(xiàn)狀,采用反復(fù)直剪試驗(yàn)研究了聚丙烯纖維土的殘余強(qiáng)度特性,揭示了聚丙烯纖維對(duì)土體殘余強(qiáng)度的影響機(jī)制;并以公路路基邊坡為算例,根據(jù)強(qiáng)度試驗(yàn)所得的參數(shù)開(kāi)展了聚丙烯纖維加筋路基邊坡穩(wěn)定特性的數(shù)值模擬研究,其結(jié)果表明聚丙烯纖維土能顯著提高路基邊坡的穩(wěn)定性。通過(guò)本論文研究,其成果進(jìn)一步完善了聚丙烯纖維土復(fù)合材料的強(qiáng)度特性,對(duì)聚丙烯纖維土力學(xué)特性與工程應(yīng)

3、用的進(jìn)一步研究提供了重要的支撐。論文的具體工作與成果如下:
　　1.詳細(xì)闡述了纖維加筋土的強(qiáng)度理論,目前纖維強(qiáng)度理論大體可分為復(fù)合強(qiáng)度理論、準(zhǔn)粘聚力理論與等效圍壓理論。
　　2.介紹了纖維對(duì)土體的補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理,纖維土的補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理分為“彎曲機(jī)理”和“交織機(jī)理”,兩者共同發(fā)揮作用,改善土體的物理力學(xué)特性。
　　3.通過(guò)總結(jié)現(xiàn)有的研究資料,分析了纖維土物理力學(xué)特性影響因素,影響因素主要包括纖維類別,纖維材本身物理力學(xué)特性,素土(填

4、料)的性質(zhì)以及施工(試驗(yàn))的具體條件與環(huán)境。
　　4.介紹了聚丙烯纖維的物理、化學(xué)、力學(xué)性質(zhì);總結(jié)了聚丙烯纖維在土木工程中的適用范圍與應(yīng)用領(lǐng)域。
　　5.通過(guò)土工基礎(chǔ)試驗(yàn)得出了試驗(yàn)中所用素粘土的物理參數(shù),粘性土比重為2.64;最大干密度為1.79g/cm3;最優(yōu)含水率為15.12％;液限為30.6％;塑限為17％;塑性指標(biāo)為13.6。
　　6.通過(guò)三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)研究了聚丙烯纖維摻量與長(zhǎng)度對(duì)加筋粘土峰值強(qiáng)度的影響。

5、聚丙烯纖維長(zhǎng)度分別為6mm、12mm與19mm,纖維摻量分別為0.1％、0.2％、0.3％和0.4％。試驗(yàn)的結(jié)果表明:纖維的長(zhǎng)度與摻量對(duì)粘土的內(nèi)摩擦角的影響不顯著,主要提高的是粘聚力,就力學(xué)性能改良而言,試驗(yàn)粘土的最佳纖維摻量在0.2％-0.3％之間。
　　7.通過(guò)反復(fù)直接剪切試驗(yàn)研究了聚丙烯纖維對(duì)粘土殘余強(qiáng)度特性的影響,采用聚丙烯纖維的長(zhǎng)度為12mm,摻量為0.2％。試驗(yàn)結(jié)果表明:試驗(yàn)粘土中摻入聚丙烯纖維,提高了粘土的延性與屈服

6、強(qiáng)度,提高幅度隨著剪切次數(shù)的增加而逐漸變大,當(dāng)殘余強(qiáng)度值達(dá)到穩(wěn)定時(shí),400kPa垂直壓力作用下,相對(duì)于素粘土,纖維土試樣的屈服剪切位移與屈服剪應(yīng)力的增幅分別達(dá)到了19.81％與20.63％,提高了粘土的破壞韌性;聚丙烯纖維的摻入對(duì)殘余強(qiáng)度的內(nèi)摩擦角影響較小,而表現(xiàn)為粘聚力的增加,殘余粘聚力最終的增加幅度為162.31％。
　　8.根據(jù)極限平衡理論,采用GEO-Slope軟件開(kāi)展了聚丙烯纖維加筋路基邊坡的穩(wěn)定性數(shù)值模擬研究。試驗(yàn)結(jié)果