含水率与加筋率对加筋土抗剪强度的影响规律研究

研究含水率和加筋率对稻秸秆加筋土的强度影响问题,对促进稻秸秆加筋土在边坡生态防护中的推广应用具有重要作用。针对边坡生态防护所采用的稻秸秆加筋土,通过直剪试验研究不同加筋率与含水率条件下加筋土抗剪强度的变化规律。试验通过加水法和烘干法改变6种加筋率（加筋率为:0~0.5%）试样的含水率,然后进行室内直剪试验。结果表明:（1）不同加筋率条件下加水法所得加筋土试样的抗剪强度、粘聚力与内摩擦角均随含水率的增加先增大后减小,并在土体最优含水率14.8%时出现峰值,而烘干法所得加筋土试样的抗剪强度、粘聚力与内摩擦角则随含水率的增加而逐渐减小;（2）加水法与烘干法所得抗剪强度、粘聚力与内摩擦角受含水率的影响均存在临界值,约为19%;（3）在增长率相同的条件下含水率对加筋土抗剪性能的影响大于加筋率。     

降低上海软粘土变形效应的加筋试验研究

为改良上海粘土的强度和变形特性,分别采用棕榈和麦秸秆加筋,以提高土的强度和抗变形性能。试验以质量加筋率和加筋长度作为影响因素,分析比较两种加筋土的无侧限抗压强度。试验结果为：(1)棕榈加筋土的无侧限抗压强度高于麦秸秆加筋土,两种加筋土均高于素土。(2)棕榈的适宜加筋条件为：质量加筋率1.0%,加筋长度的平均值15mm;四分之一圆管状麦秸秆的适宜加筋条件为：质量加筋率0.3%~0.4%,加筋长度15mm。(3)棕榈加筋土的应力应变曲线表现为应变强化型,麦秸秆加筋土的应力应变曲线表现为应变软化型。初步试验结果表明,棕榈与麦秸秆均适宜作上海地区粘土的加筋材料,加筋效果棕榈优于麦秸秆。     

麦秸秆加筋盐渍土重型击实效果的影响因素分析

为解决因滨海盐渍土的盐胀和溶陷而引起土的强度降低问题,可采用麦秸秆加筋的方法处理盐渍土,以提高土的强度和抗变形能力。将盐渍土与一定长度和数量的防腐麦秸秆均匀拌和在一起,按照一定的碾压功将其碾压密实,此时土的含水率、麦秸秆的质量加筋率和加筋长度是影响加筋土重型击实效果的3个因素。试验结果揭示,（1）加筋土的最大干密度均小于盐渍土的,最优含水率变化不大。（2）与盐渍土一样,随着含水率的增加,加筋土的干密度先升后降。（3）随质量加筋率和加筋长度的增加,加筋土的最优含水率变化不明显,最大干密度持续下降,但降幅较小。（4）0.2%质量加筋率加筋土的干密度最大,0.3%质量加筋率的最小。（5）30 mm加筋长度加筋土的干密度最大,70 mm加筋长度的最小。建议按0.2%质量加筋率和30 mm加筋长度的防腐麦秸秆制备三轴压缩试样,以研究麦秸秆加筋滨海盐渍土的抗剪强度和应力-应变特性。     

加筋条件和含水率对加筋土抗压强度和应力应变的影响

由滨海盐渍土的盐胀、溶陷和吸湿软化引起的土的低强度和大变形问题,可通过麦秸秆加筋的方法予以应对。加筋土的抗压强度及应力应变特性与麦秸秆的加筋长度、加筋率和土的含水率有关。加筋土的抗压强度试验结果证实：0.25%加筋率的加筋土抗压强度最大,0.20%和0.30%的次之;50 mm加筋长度加筋土的抗压强度最大,70 mm的最小。0.25%加筋率的加筋土应力应变曲线的峰值最大;随加筋长度的增加,加筋率对应力应变的影响程度降低。随加筋长度的增加,加筋土的应力应变曲线由应变软化型渐变为应变硬化型,以70 mm加筋长度的最为明显。低于最优含水率,应力应变曲线存在峰值;高于最优含水率,加筋土逐渐转向塑性变形。总结麦秸秆加筋土的抗压强度和应力应变的变化规律,为后期的三轴抗剪强度及其偏应力应变特性研究提供借鉴。     

以抗压强度确定麦秸秆加筋盐渍土的加筋条件

滨海盐渍土具有盐胀、溶陷和吸湿软化等不良工程地质问题,未经固化处理不能满足工程建设的强度和变形要求。借鉴合成纤维加筋土和草根土的研究成果,初步确定包括加筋长度、质量加筋率、加筋形状和石灰掺加量等因素的麦秸秆加筋盐渍土的加筋条件。通过抗压强度试验和Taguchi正交试验设计优化方法,确定最优加筋条件为：加筋长度为10 mm、加筋率为0.25 %、形状为1/4圆弧状和石灰掺加量为8 %。以麦秸秆作加筋与石灰共同加筋固化滨海盐渍土,其抗压强度试验结果表明,石灰+麦秸秆加筋盐渍土的抗压强度、抗变形能力和水稳性均优于石灰土和盐渍土。初步的研究成果对今后系统研究麦秸秆加筋滨海盐渍土的抗压强度、抗剪强度和变形特性等具有指导意义。     

麦秸秆的力学性能及加筋滨海盐渍土的抗压强度研究

为开展天然草本纤维材料防腐前后的力学性能及加筋滨海盐渍土的抗压强度增长规律研究,本文探讨了麦秸秆的微结构特征及防腐方法、测试并对比了防腐前后的麦秸秆的质量增加率、吸水率、极限拉力和极限延伸率,证实用SH胶浸泡麦秸秆不仅能起到防腐作用,还可提高麦秸秆的力学性能。完成了不同加筋长度、不同加筋率及浸胶后呈不同状态麦秸秆的加筋滨海盐渍土无侧限抗压强度试验,结果证实:掺加长10mm麦秸秆优于掺加长20 mm麦秸秆;适宜加筋率为0.3%~0.4%;掺加浸泡SH胶后呈潮湿状态的麦秸秆优于掺加浸泡SH胶后呈干燥状态的;麦秸秆加筋盐渍土的抗压强度高于素盐渍土。初步的研究结果表明,麦秸秆适宜作加筋材料使用。     

秸秆加筋粉土的冻胀特性研究

粉土在中国分布广泛,工程中大量涉及,常表现为冻胀敏感性,在冻土地区工程建设中需重点考虑其冻胀特性。为减少粉土冻胀对工程的影响,基于环保的理念,以防腐处理后的麦秸秆作为加筋材料,将其切断后随机掺入粉土中;并对粉土和秸秆加筋粉土试样分别进行了开敞系统下的一维冻胀试验,重点研究了秸秆掺量和长度对粉土冻胀特性的影响。结果表明：秸秆加筋对粉土的冻胀有明显的抑制作用,少量的掺加（0.2%、0.4%）可将接近强冻胀的粉土改良为弱冻胀或不冻胀;在其他条件相同的情况下,试验范围内粉土的冻胀率随秸秆掺量的增加而线性增大,但总体远小于未改良土;秸秆掺量一定时,存在最优秸秆长度,在该长度下,秸秆加筋粉土的冻胀变形量和冻胀率均最小。     

玄武岩纤维加筋黄土承载比试验研究

为研究纤维加筋黄土CBR值影响因素及纤维增强土体机理,以短切玄武岩纤维为筋材,通过改变土体含水率、纤维长度、纤维含量、击实次数、浸水时间等条件进行加州承载比试验,探究初始含水率、纤维参数及试验方法对加筋土局部抗剪强度的影响规律。结果表明:纤维加筋土CBR值随含水率的增加呈现先增大后减小的趋势,存在“施工最优含水率”且相比击实试验最优含水率高1%～3%左右;纤维加筋土CBR值高于黄土CBR值,确定纤维长度20 mm,纤维含量0.4%为最优配比;击实次数从30击增加到98击,黄土CBR值提高273%,纤维加入后CBR值提高327%,加筋作用使土体通过提高击实功来提升强度的效果更加显著;浸水对试样CBR值影响较大,浸水时间对试样CBR值影响较小,且纤维的加入使试样对浸水时间的敏感度进一步降低,加筋土浸水2 d后强度降低54%,浸水4 d后强度降低58%。     

麦秸秆加筋石灰固化盐渍土的破坏形态分析

土的破坏形态是其受力大小与状态的综合反映,也是其内部结构变化的宏观体现。对比分析了不同养护时间、布筋方式和围压下的盐渍土、麦秸秆加筋盐渍土、石灰固化土、麦秸秆加筋石灰固化土试样的三轴剪切破坏形态。结果显示:①盐渍土和麦秸秆加筋盐渍土均呈塑性破坏。其中,盐渍土呈典型的"鼓胀"破坏;受到加筋的约束,加筋土的横向变形小于盐渍土的。②养护前期,石灰同化土和麦秸秆加筋石灰固化土均呈塑性破坏;养护后期,均呈脆性破坏。麦秸秆加筋石灰同化土的破裂面较石灰固化土的不规则,没有类似石灰同化土的对称性破裂块。③低围压下,加筋土的约束力主要来自筋土间的摩阻力,土的破裂纹形态较高围压下的复杂。高围压下,约束力来自筋土摩阻力和围压的共同作用。④麦秸秆的加筋作用可有效地约束和阻止裂纹的发生和扩展。分区布筋时,土样的破坏主要发生于未加筋部位。麦秸秆和石灰共同加筋固化能有效地提高土的抗变形能力,是改善滨海盐渍土的一种可行的处理方法。     

土工格栅横肋对加筋砾石强度与变形特性的影响

土工格栅广泛应用于各类加筋土结构工程实践,在这些实际的加筋土结构中,加筋土体一般处于平面应变状态。为了更详尽地描述平面应变状态下土工格栅加筋土的复合力学性状,加深对土工格栅加筋机制的认识,通过以砾石和具有不同横肋数量的土工格栅为研究对象,进行大型双轴压缩试验,探究了平面应变状态下土工格栅横肋对加筋土强度和变形特性的影响。试验结果表明:土工格栅显著提高了加筋土试样的最大轴向应力,最大轴向应力随土工格栅横肋数量的增加而增大;基于数字图像相关(DIC)技术,获得了同一围压下未加筋土和各加筋土试样土颗粒的位移和旋转情况,直观地展现了土工格栅的加筋效果;加筋土试样中土工格栅在双轴压缩荷载作用下的纵向拉伸应变分布规律呈现中部最大、朝格栅试样两端递减的规律;在相同轴向应变条件下,上层格栅的拉伸应变略大于下层格栅的拉伸应变;在相同轴向应力作用下,土工格栅的纵向拉伸应变随横肋数量的增加而减小。     

Effect of Random Inclusion of Wheat Straw Fibers on Shear Strength Characteristics of Shanghai Cohesive Soil

The effect of random inclusion of wheat straw (fibers) on shear strength characteristics of Shanghai cohesive soil is presented in this paper. 1 year old natural wheat straw (fibers) with four section lengths of 5, 10, 15, 20 mm (aspect ratio: l/d = 1.67, 3.33, 5, 6.67) are used as reinforcement and specific Shanghai cohesive soil is used as medium. Locally available cohesive soil is compacted with standard Proctor’s maximum density with low percentage of reinforcement (0.1–0.4 % of wheat straw sections by weight of oven-dried soil). A series of direct shear tests were conducted on unreinforced as well as reinforced soil to investigate the shear strength characteristics of wheat straw-reinforced soil. The test results show that the inclusion of randomly distributed wheat straw sections (fibers) in soil increases the shear strength to one degree or another. It is noticed that the optimum wheat straw (fiber) content for achieving maximum shear strength is 0.3 % of the weight of oven-dried soil for wheat straw fiber length 15–20 mm (aspect ratio: 5–6.67).     

土样厚度对橡胶加筋膨胀土裂缝演化规律的影响研究

膨胀土具有多裂缝性的不良工程特性,对边坡等膨胀土地区工程具有潜在威胁。再生橡胶加筋膨胀土(ESR)对膨胀土动力、静力以及胀缩性有良好的改良效果。膨胀土的裂缝演化形态会受到土样厚度的影响,本文使用橡胶加筋膨胀土,对照素膨胀土探究橡胶粉末对膨胀土裂缝演化的影响与ESR裂缝的厚度效应。试验共设计未添加橡胶素膨胀土与ESR各4组不同厚度试样展开研究,结果如下:(1)膨胀土自然干燥过程含水率可分为3阶段变化,ESR的含水率变化更为迅速;(2)膨胀土的开裂过程存在明显厚度效应,ESR的厚度效应相较更不明显,裂缝演化更具有均匀性;(3)膨胀土开裂过程中的裂缝总长度与总面积受厚度效应影响严重,橡胶加筋可以约束膨胀土裂缝长度与面积并减少不同厚度样品间差值;(4)膨胀土裂缝发育的分形维数最终在1.4~1.5之间,不同厚度橡胶加筋膨胀土的分形维数变化更为接近。     

干密度和含水率对稻草加筋土强度与变形的影响

以防腐处理后的稻草加筋滨海盐渍土,完成了三种干密度和三种含水率的稻草加筋土的抗压实验和三轴UU压缩实验。结果表明:干密度较大时,加筋土的抗压强度和抗剪强度较高,达到峰值强度的应变较大,即抗变形能力较强;随含水率的增加,加筋土的强度降低,抗变形能力减弱;加筋稻草增强了土的抗变形能力,提高了土的粘聚力,但对内摩擦角的影响很小;在最优含水率和最大干密度下,加筋效果最优。      

以强度增长率评价麦秸秆加筋盐渍土的加筋效果

采用麦秸秆与石灰共同加筋固化滨海盐渍土,可解决由于盐胀、溶陷和吸湿软化引起的土体强度下降问题。首先,制备盐渍土、石灰土、麦秸秆加筋盐渍土和麦秸秆加筋石灰土试样（整体均匀加筋、上部均匀加筋和下部均匀加筋）;进而,进行? 50 mm试样、? 152 mm重型击实试样和? 102 mm轻型击实试样的无侧限抗压强度试验,以及? 61.8 mm试样三轴压缩试验;最后,分析抗压强度增长率、主应力差比值和黏聚力增长率的变化规律,以评价麦秸秆的加筋效果。结果表明：① 麦秸秆加筋增强了土的抗压强度和抗变形能力。② 麦秸秆加筋提高了土的黏聚力,在试样下部加筋,加筋效果更好。③ 加筋石灰土的强度由麦秸秆和石灰共同承担,加筋石灰土的浸水稳定性来源于石灰的固化作用。④ 低围压时,加筋对土的侧向变形约束较强;高围压时,加筋和围压共同限制土的侧向变形。采用麦秸秆加筋是滨海盐渍土的一种有效处理方法     

玉米秸秆防腐及其粉土加筋效果研究

粉土因具有黏聚力低、水稳性差的特点,在工程中的使用受限;玉米秸秆具有较高的抗拉强度,是一种性能良好、环保的天然纤维,将经过防腐处理后的玉米秸秆作为加筋材料纤维掺加到粉土中,是否会起到良好的加固效果,本文将就此展开研究。首先对玉米秸秆皮进行抗拉强度测试,选取抗拉强度较高的无茎节点秸秆皮作为试样;将该试样用卡松、双乙酸钠、聚乙烯醇3种防腐溶液进行浸泡,并对浸泡处理后的试样进行抗拉强度测试,结果表明浸泡过3种防腐剂的秸秆在浸泡水后抗拉强度均比天然秸秆有不同程度的提升,其中聚乙烯醇的防腐效果最好,浸泡12周后抗拉强度比天然秸秆高出约60%;对用聚乙烯醇浸泡后的试样进行显微镜拍照和称重测试,显示秸秆在浸泡3天后对聚乙烯醇的吸收达到饱和。将用聚乙烯醇防腐处理后的玉米秸秆纤维掺加到粉土中,制样进行三轴试验,发现玉米秸秆加筋对粉土强度的提高主要体现在黏聚力上,其增幅为素土试样的100%,改善了土体的水稳定性;其应力-应变曲线更倾向于应变-硬化,有别于素土的应变软化,破坏形态较为完整,有别于素土的斜截面破坏,这说明粉土加入玉米秸秆纤维后抵抗外界荷载的能力增强。