土工合成材料与稻壳灰土界面特性研究

针对垃圾填埋场中黏土-土工膜界面抗剪强度低的特性,对黏土掺杂不同质量分数的稻壳灰,以提高其界面抗剪强度。利用大型直剪设备,对黏土-土工膜、不同质量分数稻壳灰混合黏土-土工膜进行界面抗剪强度试验。重点分析不同质量分数稻壳灰混合黏土-土工膜界面的剪切应力-剪切位移曲线、抗剪强度、抗剪强度摩擦系数等,然后对模型适用性进行分析,比较双曲线模型和指数模型。结果表明:1)掺入稻壳灰能明显增大界面抗剪强度,掺入质量分数为15%的稻壳灰时效果最佳,此时摩擦角和黏聚力分别提高了29.5%和109.3%;2)指数模型拟合效果明显优于双曲线模型,更能反映实际情况。

三维垂直裂纹在材料界面的扩展及影响因素

针对三维垂直裂纹扩展到双材料界面时的路径选择问题,建立了双材料三维垂直裂纹在界面扩展的计算模型,提出了三维垂直裂纹在材料界面扩展的3种方式及判断准则;以线弹簧模型模拟两种材料间的界面胶结情况,得到了裂纹在界面处的剪切位移及剪切应力,结合虚拟裂纹扩展技术计算能量释放率沿裂纹边缘的分布情况,分析了裂纹长度、界面参数及材料弹性模量对裂纹扩展路径的影响。结果表明,随着裂纹长度的增大,界面剪切位移逐渐增大,界面容易发生剪切滑移;随着界面参数的增大,能量释放率减小,同时,剪切位移也随之急剧减小,说明界面参数的增大对阻止裂纹穿透界面及沿界面扩展具有明显作用;当裂纹在较硬材料内时,裂纹容易穿透界面进入较软材料内。