干湿循环作用下剑麻纤维加筋膨胀土的抗裂作用及影响因素

为研究干湿循环作用下纤维加筋膨胀土的抗裂效果,分别开展了素土和剑麻纤维加筋膨胀土的干湿循环试验,并采用图像处理技术提取试样表面裂隙参数,分析了剑麻纤维含量及长度、干湿循环次数、试样含水率对裂隙发育的影响.结果表明:1)剑麻纤维加筋膨胀土具有较好的抗裂性能,且剑麻纤维的掺入对膨胀土的裂隙率和裂隙平均宽度影响较大,相较于素土试样,最优加筋土试样的裂隙率和裂隙平均宽度均比素土试样减小了约1/2.2)纤维长度相同时,随着纤维含量的增大,裂隙率、裂隙总长度、裂隙平均宽度和分形维数均呈先减小后增大的趋势,且纤维含量为0.4%时各参数值最小;纤维含量相同时,纤维长度对各裂隙参数影响不大.3)随着干湿循环次数的增加,加筋土和素土试样裂隙参数均呈逐渐增大趋势,但纤维加筋土裂隙率和裂隙平均宽度的增大幅度均比素土小;从第5次干湿循环开始,各裂隙参数增长趋缓.4)单次脱湿过程中,试样含水率由20%降至10%时,裂隙急剧发育,且素土裂隙的发育对含水率的变化更加敏感,含水率低于10%时,随着含水率的减小,试样裂隙率变小并趋于稳定;相同含水率条件下,剑麻纤维加筋土具有更好的抗裂性能.5)剑麻纤维加筋膨胀土的抗裂机理主要表现在两方面,一方面是剑麻纤维的掺入增大了膨胀土的渗透系数,促进了试样内水分的均匀分布,减小了试样各处的胀缩差异;另一方面纵横交错的剑麻纤维约束了聚集体之间大孔隙的收缩.

剑麻纤维加筋膨胀土抗剪特性及机理

为研究干湿循环作用下纤维加筋土的抗剪性能,开展了加筋土和素土的干湿循环试验和直剪试验,采用数字图像处理技术提取了试样表面裂隙面积,分析干湿循环次数、裂隙面积对抗剪强度的影响。结果表明:(1)随着干湿循环次数的增加,试样的抗剪强度呈逐渐降低的趋势,干湿循环次数相同时,加筋土的抗剪强度大于素土;(2)剑麻纤维可以显著提升土体的粘聚力,对内摩擦角的提升较小;(3)随着试样裂隙面积的增大,抗剪强度逐渐降低,试样的裂隙面积与抗剪强度近似呈直线关系,裂隙面积相同时,加筋土的抗剪强度更高。

粉煤灰-剑麻纤维复合改良膨胀土强度及裂隙发育特性

为研究粉煤灰-剑麻纤维复合改良膨胀土的效果和机理,以汉中某地膨胀土为研究对象,分别开展了素膨胀土、粉煤灰改良土和粉煤灰-剑麻纤维复合改良土的无侧限抗压强度试验和干湿循环试验。试验结果表明:粉煤灰改良土和粉煤灰-剑麻纤维复合改良土均能有效提高土体的无侧限抗压强度和抗变形能力,但复合改良效果更好,且最优配比为:粉煤灰质量含量9%,剑麻纤维质量含量0.4%,长度20 mm。无侧限抗压强度试验中,素土和粉煤灰改良土试样均出现明显的宏观剪切破裂面,而复合改良土试样呈近似“塑性鼓胀破坏”特征,出现剪切破裂带。多次干湿循环后,素土发育的裂隙具有直、宽、长的特征,粉煤灰改良土和复合改良土发育的裂隙具有细、密、短的特征,其中复合改良土发育的裂隙最细小且再次吸湿后易闭合。相同干湿循环次数下,3种试样的表面裂隙率大小关系为:复合改良土<粉煤灰改良土<素土,说明膨胀土中掺入粉煤灰和剑麻纤维能有效抑制裂隙的发育及扩展,采用粉煤灰-剑麻纤维改良膨胀土是可行的。研究结论可为膨胀土路基工程和边坡防护等工程中的设计和施工提供参考。