基于孔隙面积比的麦秸秆防腐分析及秸秆对粉土抗剪强度的影响

粉土性能不良,需改良后才能在高速公路路基中使用;麦秸秆环保可再生,掺入粉土会起到加筋作用,但自身易被水腐蚀,需防腐后才能使用。本文从孔隙面积比出发,分析聚乙烯醇对秸秆的防腐机理和防腐效果,通过抗拉强度试验分析防腐对秸秆抗拉强度的影响;通过直剪试验分析秸秆对粉土抗剪强度的影响。结果表明:聚乙烯醇通过自身防腐性能的发挥、填充麦秸秆孔隙减小吸水通路、在秸秆表面形成保护膜阻隔水分进入来实现防腐,孔隙面积比越小防腐效果越好;试验范围内,麦秸秆的防腐最佳浸泡时间为4 d,防腐剂最佳溶液浓度为10%,此时秸秆孔隙面积比最小,且防腐耗时最短,或经济最优。麦秸秆长度对孔隙面积比的影响主要在4 d内,与最终孔隙面积比关系不大。防腐麦秸秆抗拉强度提高。秸秆加筋土的黏聚力随秸秆掺量、麦秸秆长度的增加先增大后减小,最优掺量范围为0.4%～0.6%,最优秸秆长度为15 mm;内摩擦角随着秸秆掺量的增加略有增加,但增幅很小,不同长度下无明显规律。     

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。     

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。     

人工合成类废布料纤维纱加筋黄土力学变形性质及抗溅蚀特性试验研究

纺织企业每年都产生大量的人工合成类废弃布料,处理不当会造成比较严重的环境污染。将废弃布料开松、分梳和切断后具有良好抗酸碱腐蚀性能的涤纶纤维纱按一定比率掺入素黄土中,形成纤维纱加筋黄土试样。用路面材料强度试验仪、真三轴试验仪、抗拉强度仪和土壤溅蚀设备对素黄土、单丝纤维加筋黄土和纤维纱加筋黄土试样进行相关测试。试验结果表明,随着纤维纱掺加比率的增加,无侧限抗压强度呈先增大后减小的变化趋势,最优纤维掺加比率,纤维纱加筋黄土及单丝纤维无侧限抗压强度均大于素黄土,在相同的纤维掺加比率、细度及长度条件下纤维纱加筋黄土无侧限抗压强度大于单丝纤维加筋黄土;纤维纱加筋黄土黏聚力c值大于单丝纤维加筋黄土及素黄土,内摩擦角ψ值与单丝纤维加筋黄土及素黄土比变化不明显;素黄土在抗拉强度测试中呈现脆性破坏特征,纤维纱的加筋黄土抗拉强度大于单丝纤维加筋黄土及素黄土,纤维纱加筋黄土破坏时拉应变大于单丝纤维加筋黄土;相同的时间节点纤维纱加筋黄土击溅后形成的坑洞孔深小于素黄土,同时溅蚀量较素黄土更少。     

人工合成类废布料纤维纱加筋黄土力学变形性质及抗溅蚀特性试验研究

纺织企业每年都产生大量的人工合成类废弃布料,处理不当会造成比较严重的环境污染。将废弃布料开松、分梳和切断后具有良好抗酸碱腐蚀性能的涤纶纤维纱按一定比率掺入素黄土中,形成纤维纱加筋黄土试样。用路面材料强度试验仪、真三轴试验仪、抗拉强度仪和土壤溅蚀设备对素黄土、单丝纤维加筋黄土和纤维纱加筋黄土试样进行相关测试。试验结果表明,随着纤维纱掺加比率的增加,无侧限抗压强度呈先增大后减小的变化趋势,最优纤维掺加比率,纤维纱加筋黄土及单丝纤维无侧限抗压强度均大于素黄土,在相同的纤维掺加比率、细度及长度条件下纤维纱加筋黄土无侧限抗压强度大于单丝纤维加筋黄土;纤维纱加筋黄土黏聚力c值大于单丝纤维加筋黄土及素黄土,内摩擦角φ值与单丝纤维加筋黄土及素黄土比变化不明显;素黄土在抗拉强度测试中呈现脆性破坏特征,纤维纱的加筋黄土抗拉强度大于单丝纤维加筋黄土及素黄土,纤维纱加筋黄土破坏时拉应变大于单丝纤维加筋黄土;相同的时间节点纤维纱加筋黄土击溅后形成的坑洞孔深小于素黄土,同时溅蚀量较素黄土更少。     

冻融作用下秸秆纤维加筋土力学特性研究

秸秆纤维加筋是一种优良的土质改良技术,但季节性的温度变化会导致纤维土的强度劣化,影响工程的安全稳定。为了探究冻融作用对秸秆纤维土力学特性的影响,对经历不同冻融次数的纤维土进行无侧限抗压与直剪试验。结果表明素土和纤维土的抗压强度和黏聚力随着冻融次数的增加呈指数下降的趋势,且纤维土的抗压强度和黏聚力下降幅度均明显小于素土;纤维土和素土的内摩擦角随着冻融次数的增加呈指数上升的趋势。通过SEM发现冻融后素土出现孔隙和微裂隙,造成土体强度衰减。冻融后的纤维土中包裹纤维的土体出现松动,导致筋土界面强度下降,但纤维与纤维之间的三维受力网仍发挥加筋作用,提高冻土的稳定性。     

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     

纤维加筋膨胀土的三轴蠕变特性试验研究

为了初步探究纤维加筋膨胀土的蠕变特性,采用室内非饱和三轴蠕变试验,分析了初始含水率和纤维掺量两个因素对玄武岩纤维加筋膨胀土蠕变特性的影响,通过等时应力-应变曲线得出加筋土的长期强度,并尝试建立了纤维加筋膨胀土的蠕变模型,得到的结论主要有以下几点:通过对比分级加载条件下的应变-时间曲线,发现纤维加筋对于减小膨胀土的蠕变变形有显著的作用,并存在最优纤维掺量,当纤维掺量超过最优纤维掺量,蠕变效应无显著改善;纤维加筋膨胀土的蠕变变形随着含水率的减小而减小,并存在最优含水率,当小于最优含水率时蠕变效应无明显改善;纤维加筋可以显著提高膨胀土的长期强度,纤维掺量分别为0.4%和0.6%的加筋土长期强度比相同条件下的素土分别提高了26.7%和23.3%;通过拟合,得到了Mesri蠕变模型参数,认为该模型从总体上可以反映纤维加筋膨胀土的三轴蠕变特性。     

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。     

木质素纤维红黏土强度及变形特性试验研究

利用工业废料改良土体性能不仅具有实用价值而且能够保护环境。采用室内土工试验及SEM试验,针对木质素纤维加筋红黏土的效果,以及木质素纤维掺量对红黏土强度及变形特性的影响规律和作用机理进行研究。试验结果表明:木质素红粘土压缩模量随着纤维掺量的增加先增加后减小,2%纤维掺量时,模量最高;不同木质素掺量红粘土的内摩擦角基本保持不变;红黏土黏聚力随木质素掺量的增加先减小后增大再减小。2%是纤维最优掺量,土体黏聚力出现最大值;在三轴实验中,加筋红黏土试样均发生鼓胀变形,没有明显的破裂面,具有典型的应变硬化特征。研究结果表明木质素纤维能一定程度提高红粘土的强度,提升红粘土的工程应用价值。      

聚丙烯纤维加固软土的试验研究

为了研究聚丙烯纤维加固软土的效果和机制,改善石灰土和水泥土的脆性破坏形式。在试验中将纤维按质量百分比为0.05 %,0.15 %和0.25 %的掺量分别掺入到素土、石灰土和水泥土中,按不同的配比配制了20组试样,进行了无侧限抗压强度试验。试验结果显示：纤维的加入能在小范围内提高素土的无侧限抗压强度,并且强度值随纤维掺量的增加而增加;而在石灰土和水泥土中只要掺入少量的纤维就能使无侧限抗压强度值得到极大的提高,增加了石灰土和水泥土的抗拉强度,改善了它们的脆性破坏形式,并使其水稳性得到改善。     

多因素影响下石灰固化盐渍土抗剪性能的试验研究

北方地区季节性的冻融作用影响固化土的强度及变形特性。以冻融次数、含盐量、改性聚乙烯醇掺量（SH固土剂）、石灰掺量、养护龄期及干密度为影响因素,经正交试验设计及三轴UU压缩试验,获取固化盐渍土冻融后的抗剪强度及应力-应变性能。试验表明:试样冻融后的抗剪强度与改性聚乙烯醇掺量、石灰掺量、养护龄期和干密度呈正相关,与含盐量呈负相关;干密度和含盐量为影响固化盐渍土的黏聚力和内摩擦角的主要影响因素,冻融后土的抗剪强度逐渐降低,但抗变形能力逐渐增强,试样呈“鼓”型或弱脆性破坏;抗冻融效果最好的条件为:0.9%改性聚乙烯醇掺量与14%石灰掺量、干密度1.70 g/cm3、养护28 d、含盐量1%和冻融循环3次。     

植物纤维加筋固化土抗压强度和渗透试验研究

为了研究椰丝纤维和双聚高分子材料加固粉砂土的效果和机制,本文采用正交试验方法,通过掺加双聚高分子材料和椰丝纤维,针对影响加筋固化土的力学性能和渗透性的因素（椰丝纤维掺量、椰丝纤维长度和双聚材料掺量）,进行无侧限抗压强度试验和渗透试验等分析研究。研究结果表明:在粉砂土中添加双聚材料固化剂和椰丝纤维,提高了土体的无侧限抗压强度和降低了土体的渗透性。椰丝纤维含量和双聚材料掺量对试样的无侧限抗压强度影响非常显著,椰丝纤维长度对试样无侧限抗压强度的影响显著。椰丝纤维含量和双聚材料掺量对试样渗透系数的影响显著,椰丝纤维长度对渗透系数的影响不显著。当纤维掺量为0.9%,双聚材料掺量为0.375%时,试样的无侧限抗压强度最大。纤维掺量为0.9%,双聚材料掺量为0.325%时,试样的渗透系数最小。     

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。     

掺砾心墙料拉裂力学特性试验研究

研究掺砾心墙料的拉裂特性对深入研究高土石坝水力劈裂、坝顶裂缝以及坝肩横缝等问题至关重要,但目前已有的研究尚不够深入。基于自主研制的单向拉伸试验装置,对不同掺砾量下的心墙料进行了系列的单向拉伸试验,依据试验结果分析了掺砾心墙料拉裂破坏的机制。在此基础上得到以下结论：在试样各自最大干密度及最优含水率下,随着掺砾量的增加,心墙料的抗拉强度和拉应变呈线性递减关系;所有试样的拉应力?应变曲线呈分段指数关系,极限拉应力前后试验曲线可分别采用正负指数关系来描述;进行了系列三轴排水剪试验,分析各试样抗拉强度与强度指标的关系发现,对于所研究的掺砾心墙料,抗拉强度与其黏聚力呈较好的线性关系,在不具备试验条件的情况下,此关系可用来大致估算心墙料的抗拉强度。相关试验结果可为实际土心墙坝抗裂设计提供参照。     

含盐量与布筋方式对纤维加筋土抗压性能的影响

纤维与石灰粉煤灰加筋固化土的抗压性能受到含盐量与纤维布筋方式的影响。选择9个含盐量(0.5%、1.5%、2.5%、3.5%、4.5%、5.5%、7%、8.5%和10%)和6种布筋方式(试样整体、上1/3、上1/2、中1/3、下1/2和下1/3),开展固化土与加筋固化土的无侧限抗压试验。试验结果表明,随含盐量的增加,固化土及纤维加筋固化土的抗压强度与破坏应变先减小后增大,临界含盐量为7%左右;纤维位于试样的中1/3处时抗压强度最大,试样整体、下1/2、上1/2、下1/3与上1/3处布筋时抗压强度依次减小;固化土与纤维加筋固化土的应力–应变关系均为应变软化型;试样整体布筋时,土的抗变形性能最优。纤维加筋作用可抵消高含盐量引起的盐胀与吸湿软化对固化土抗压性能的破坏。选择试样整体布筋或中部布筋时,加筋效果更为显著。     

潮湿环境中稻草的防腐效果及极限拉伸性能

滨海盐渍土存在盐胀、溶陷和吸湿软化等问题,需对其进行处理。设想使用高分子材料SH胶防腐处理稻草,以防腐后的稻草加筋滨海盐渍土。为评价浸胶稻草的防腐效果及其力学性能,测试了天然和浸泡SH胶稻草的吸水率,及天然、浸水、浸胶及浸胶后再浸海水稻草的极限拉力和极限延伸率。结果表明：（1）浸胶稻草与天然稻草相比,吸水率最多可降低50%,证实防腐效果较好;（2）浸胶后,稻草的极限延伸率和极限拉力最大提高了26%和23%;（3）同是浸泡在海水中,浸胶后稻草较天然稻草,其极限延伸率和极限拉力的最大增长率为12%和11%;（4）浸胶稻草的SEM照片观察及能谱分析表明,SH胶包裹了纤维并进入到稻草的孔隙中,增强了纤维间的联结,提高了稻草的极限抗拉性能。SH胶防腐后的稻草作为加筋材料是可行的。     

麦秸秆布筋区域与截面形状下的加筋土抗剪强度

以防腐后的麦秸秆和石灰加筋固化滨海盐渍土,解决由盐渍土的盐胀和溶陷引起的低强度和大变形问题。将布筋区域设计为上半部、中部、下半部、上部1/3与下部1/3处分别布筋,共5种布筋区域;将麦秸秆切割成圆管状、半圆管状、1/4圆管状、圆管碾压后的随机形状,共4种加筋横截面形状。加筋盐渍土和加筋石灰盐渍土的三轴UU抗剪强度表明,适宜的布筋区域均为下半部,适宜的加筋横截面形状均为1/4圆管状。麦秸秆的布筋区域和加筋横截面形状对加筋盐渍土和加筋石灰土的抗剪强度均具有明显影响。加筋可有效地提高黏聚力,但对内摩擦角影响较小。麦秸秆适宜作加筋材料,5种布筋区域和4种麦秸秆截面形状的加筋条件下,均可提高滨海盐渍土的抗剪强度和抗变形性能。     

纤维加筋MICP固化钙质砂的抗拉强度特性研究

针对微生物诱导碳酸钙沉积 (MICP)固化钙质砂脆性强、抗拉强度低等问题,通过制备“8”字形MICP固化钙质砂试样并开展直接拉伸试验,对纤维加筋的改善作用、纤维-MICP联合加固机理及纤维掺量、纤维长度等影响因素进行了研究。结果表明：纤维加筋能够显著提高抗拉强度、峰值位移和残余强度,减轻峰值强度点的脆性破坏现象,但受纤掺量和长度的影响,总的来说,抗拉强度随纤维掺量的增加和长度的加长呈先增后减的趋势。相比无纤维试样,添加最优纤维掺量（0.6%）时,试样的抗拉强度增长了172.4%,峰值变形提升了158.1%。机理可解释为纤维增加了微生物的吸附量,促进碳酸钙在纤维与钙质砂之间以及纤维表面的沉积,增大纤维与钙质砂之间的界面作用力,整体提升钙质砂的抗拉强度特性。纤维的添加能够显著改变试样的变形特征,无纤维添加试样曲线仅有初始误差阶段和弹性阶段两个阶段,添加纤维后曲线表现为四个阶段包括初始误差阶段、弹性阶段、损伤破坏阶段和残余阶段。纤维掺量影响的内因是纤维与钙质砂的界面作用力和纤维空间分布状态随纤维掺量的变化而变化,纤维长度的影响主要和破坏面附近纤维数量和单位长度所能承担的拉应力相关。研究成果对以钙质砂为地基的岛礁工程的稳定性、安全性具有一定的指导意义。     

冻融作用下三类纤维加筋固化土的抗压抗拉性能

合成纤维、矿物纤维和植物纤维加筋土,增强了土的强度和抗变形性能。开展冻融作用下的无侧限抗压试验和劈裂抗拉试验,研究聚丙烯纤维、玄武岩纤维和棕榈纤维加筋石灰固化土的抗压和抗拉性能随冻融次数的变化规律。结果表明：未冻融和冻融环境下,聚丙烯纤维加筋固化土、玄武岩纤维加筋固化土和棕榈纤维加筋固化土的最优质量加筋率分别为0.2%、0.2%和0.4%。随冻融次数增加,三类纤维加筋固化土的抗压强度和抗拉强度均呈阶段性下降,纤维加筋固化土的破坏应变均大于石灰固化土。冻融作用下,聚丙烯纤维加筋固化土的抗压强度、抗拉强度和抗变形性能均优于另两类加筋固化土。纤维与土颗粒间的界面作用力和纤维对土的空间约束作用,增强了土的冻融耐久性。对比三类纤维加筋固化土的试验结果,聚丙烯纤维加筋固化土的抗冻融性能最优。