基于单根纤维拉拔试验的波形纤维加筋土界面强度研究

纤维/土界面间的力学作用特性是决定纤维加筋土工程性质的关键因素。为了改善纤维/土界面作用力,开发了一种新型的波形纤维作为加筋材料,并自主设计了一套拉拔试验装置,对单根纤维加筋土开展了多组拉拔试验,定量获得了波形纤维加筋土的拉拔特性及界面剪切强度,通过与传统直线形纤维对比,分析了波形纤维/土界面的力学作用机理,并从理论上探讨了波形纤维的最大临界加筋长度。结果表明:提出的单根纤维拉拔试验方法及设计的试验装置为研究纤维/土界面力学作用提供了有效的途径,试验结果具有较好的可重复性;直线形纤维的拉拔曲线呈典型的单峰特征,拉力达到峰值后迅速减小到残余值并逐渐趋于稳定,而波形纤维的拉拔曲线呈显著的多峰特征,曲线波长与纤维的波长基本一致;通过对比,波形纤维/土界面剪切强度明显高于直线形纤维,强度值提高了178%,极大改善了纤维的加筋效果,此外,波形纤维拉拔曲线各峰值对应的界面剪切强度及残余剪切强度随拉拔位移呈指数递减趋势;利用测得的纤维/土界面剪切强度,结合纤维自身的抗拉强度和一些假设条件,能确定纤维的最大临界加筋长度,对实际工程设计有一定参考意义。

纤维加筋土剪切过程中颗粒运动特征研究

为探究纤维对土体的加固机理,通过离散元法进行直剪试验,分析纤维土与素土在剪切过程中颗粒运动特征。建立素土模型与0.6%纤维含量的纤维土模型,选取3个典型位移点,分析在典型位移点下素土与纤维土的运动特征,得出如下结论:纤维土在剪切部位位移较大,在上部位移较小,体现出了更大的整体性。在峰值位移前,纤维土的大转角区域较素土大。峰值位移后,素土的大转角区域较粗,周围土体基本不存在大转角区域;纤维土的大转角区域较细,周围土体存在大转角区域且呈条状分布。纤维土的大转角主要分布在剪切处与纤维处。素土的剪切带较纤维土的剪切带大。剪切带内纤维土的相对滑动与相对转动都略大于素土。剪切带外纤维土与素土的相对滑动与相对转动相差不大。不论剪切带内外土体的相对滑动与相对转动都随着剪切发展而增加。