聚丙烯纤维膨润土的试验研究和机制分析

为研究聚丙烯纤维的含量对膨润土强度和变形的影响,本文通过等向压缩试验、常规三轴压缩不排水剪切试验和固结快剪试验等对不同质量掺量(0、0.25%、0.5%)的聚丙烯纤维膨润土进行研究。试验结果表明:对于某一膨润土,当纤维选择合适,纤维加筋可以有效抑制膨润土体的变形,并存在一个最优加筋率;纤维的含量对膨润土的强度有一定的影响,在相同围压下,纤维掺量在0.25%左右对土体的增强效果最好;纤维主要增加的是土体的黏聚力,对土体的内摩擦角影响不大。

聚丙烯纤维加筋砂土的剪胀特性

随机分布的聚丙烯纤维在土体中彼此交错形成网状,可显著提高砂土的抗剪强度,减少其峰值强度折减。描述土体剪胀规律的剪胀方程是建立纤维加筋土的本构模型的核心。以聚丙烯纤维加筋南京细砂为主要研究对象,通过不同围压下的常规三轴压缩试验,研究了不同纤维质量百分比含量对南京细砂强度、变形以及剪胀特性的影响。对比聚丙烯纤维加筋砂土与纯砂土的应力应变关系和强度特性,分解出聚丙烯纤维对砂土的内在约束应力。将外力克服剪胀阻力需要做的额外功分解为由土颗粒运动和纤维变形两部分所消耗的能量,利用纤维对土的内在约束应力表示与加筋纤维有关的耗散能,基于最小比能原理建立了聚丙烯纤维加筋砂土的剪胀方程,揭示了聚丙烯纤维加筋砂土的特殊剪胀特性。经过对比发现常规三轴压缩试验结果与模型结果具有良好的一致性。