纤维参数和围压对纤维加筋风沙土力学特性的影响

通过不固结不排水三轴压缩试验研究纤维长度(3~18 mm)、纤维掺量(0.1%~0.3%)和围压(30~300 k Pa)对聚丙烯纤维三维加筋风沙土强度特性的影响。试验结果表明:在试验方案内,纤维长度、纤维掺量和围压的提高均能有效地增强纤维加筋风沙土的破坏强度和残余强度。随着纤维长度和掺量的增加,纤维加筋风沙土黏聚力提升显著,而内摩擦角提升微小。纤维长度的增加可使纤维加筋风沙土应变软化型过渡为应变硬化型,破坏韧性提高微小。随着纤维掺量的增加,3 mm纤维加筋风沙土始终保持为应变软化型,破坏韧性没有提升;9和18 mm纤维加筋风沙土均由应变软化型过渡为应变硬化型,破坏韧性明显提升。随着围压的增加,纤维加筋风沙土破坏韧性和应变硬化程度得以提高。破坏强度与围压关系以临界围压为转折点呈双线性。临界围压前,加筋作用主要体现为内摩擦角的提升;临界围压后,加筋作用主要体现在黏聚力的增强。     

膨胀土纤维加筋的强度特性机理研究

将黄麻纤维掺入膨胀土试样,选取黄麻纤维在土中的分布角度和纤维掺加量等参数对纤维加筋土进行不固结不排水三轴实验,黄麻纤维的掺入可以有效的提高土体的抗剪特性,提高土体的抗剪强度指标值,纤维对黏聚力的影响范围大于对内摩擦角的影响范围。当纤维掺加量为0.2%时,黄麻纤维的加筋效果最好,纤维掺加量存在最优值。纤维加筋的微观机理取决于纤维表面与土中颗粒表面的摩擦力和黏聚力。     

高速铁路软土路基红黏土改良试验研究

为研究纤维改良高速铁路软土路基红黏土的改良效果与路用性能,室内展开不同掺量、不同围压下的纤维改良红黏土三轴不固结不排水强度试验。试验结果表明:聚丙烯有机纤维的掺加显著提升了红黏土试样的力学性能,50kPa围压下,素红黏土的抗压强度为129.21kPa,1%、3%纤维掺量下相比提升21.85%、52.18%,5%掺量下强度达到原强度的2.02倍;纤维掺量对红黏土的提升主要体现在材料黏聚力的大幅提高,而对内摩擦角的影响无明显规律;3%的聚丙烯纤维掺量是大幅提升红黏土路用性能且降低经济成本的最佳方案。     

棕榈纤维加筋土强度特性试验研究

通过无侧限抗压与直接剪切试验,研究了不同干密度与加筋率对棕榈纤维加筋土强度特性的影响。试验过程中,设置干密度为1.55 g/cm~3、1.6 g/cm~3、1.65 g/cm~3,加筋率为0、0.2%、0.4%、0.6%,在最优含水率下进行正交试验,并对其加固机理进行分析。结果表明:棕榈纤维可有效提高试样的无侧限抗压强度和抗剪强度。在含水率和干密度一定时,加筋黏土的抗压强度与抗剪强度随加筋率增大而增大;当加筋率超过最优加筋率0.4%时,试样的无侧限抗压强度反而随纤维含量的增加而降低。棕榈纤维与土颗粒通过摩擦力与黏聚力结合,在适宜加筋率下,纤维相互交织形成空间网状结构,增加了试样强度。随着加筋率持续增大,纤维在试样内部交织成团,纤维与土颗粒有效接触点降低,破坏了试样完整性,削弱了加筋效果。研究结果为棕榈纤维加固土体的理论研究与工程实践提供参考依据,以期减少土岩边坡滑坡、泥石流等地质灾害的发生。     

玄武岩纤维加筋黏土的剪切强度特性

为了了解玄武岩纤维加筋黏土的剪切强度特性,将玄武岩纤维丝均匀地掺入黏土中,在控制含水率和干密度的条件下,进行了直剪试验,并借助扫描电镜,从微观层面对剪切面上的土体进行了观察。试验中,按纤维与干土质量的百分比0.0%,0.15%,0.25%,0.35%配制了试样,并从400 k Pa压力下的剪切面中选取代表性土样进行微观测试。直剪试验结果表明:随着纤维掺量的增加,土样的黏聚力c不断增大;和素土相比,在掺量不超过0.25%时,加筋土样的内摩擦角φ变化不大,当掺量达到0.35%时,内摩擦角φ有突然且较为显著的增大。SEM结果表明:掺量为0.25%时,纤维在土体中的离散程度最高,纤维与土体间的作用方式主要为握裹作用和纤维网作用;剪切过程中,纤维在土体中易发生滑移和磨损,其中玄武岩纤维的磨损不同于其它纤维,主要表现为端部的磨损,表面仍较为平整。     

纤维加筋土坯的蒸发过程及抗拉强度特性

土坯作为一种生态、低碳和环保的建筑材料,其力学性能是学界和工程技术人员关注的重点。为了提高土坯的综合抗拉特性,提出采用纤维加筋技术对土坯进行改性处理。通过模拟土坯的形成过程,制备了一系列不同纤维掺量(0~0.2%)、初始含水率(16.5%~20.5%)和干密度(1.50~1.70 g/cm³)的压实土坯试样,进行自然干燥处理,并对干燥后的土坯试样开展了一系列劈裂试验,重点分析了纤维掺量和初始压实状态对土坯干燥失水过程及抗拉强度的影响。结果表明:(1)纤维加筋对土坯的干燥失水过程没有明显影响,但加筋土坯的残余含水率随纤维掺量呈"先降后升"趋势;(2)纤维加筋能显著提高土坯的抗拉强度,但其对抗拉强度的贡献随掺量的参加呈"先升后缓"趋势,对南京地区的下蜀土而言,其最优纤维掺量为0.1%,且纤维加筋能有效抑制土坯的脆性破坏模式,改善土坯的残余抗拉强度和韧性;(3)提高土坯制作时的初始含水率和初始干密度对改善土坯的抗拉强度和纤维加筋效果有较好的正面作用;(4)纤-土界面的微观力学作用及纤维的"桥梁"作用是控制纤维加筋土坯综合抗拉特性的关键因素。     

干湿循环对玄武岩纤维加筋膨胀土抗剪强度的影响

为了对膨胀土进行改良,将分散玄武岩纤维掺入膨胀土中,研究干湿循环对玄武岩纤维加筋膨胀土的抗剪强度的影响规律。试验选取长12mm玄武岩纤维,以按纤维含量与干土质量比为0.4%掺入膨胀土中。对膨胀土和纤维加筋膨胀土进行0~3次干湿循环试验,然后对试样进行直接剪切试验,研究干湿循环对玄武岩纤维加筋膨胀土抗剪强度的影响。试验结果表明:玄武岩纤维掺入膨胀土能有效提高膨胀土的抗剪强度。膨胀土和纤维加筋膨胀土经过反复干湿循环后,其强度指标持续降低,且在第一次干湿循环之后抗剪强度降低较明显,之后抗剪强度降低幅度变小。相对于内摩擦角,纤维对黏聚力的增强效果要明显得多。同一次干湿循环,纤维加筋膨胀土比素膨胀土强度的降低幅度小。     

微生物固化纤维加筋砂质黏性紫色土试验研究

微生物诱导方解石沉积(MICP)技术是一种新型土体加固措施,大量的研究表明,土体加固强化的同时也使得土体破坏呈现明显脆性。为了改善微生物固化紫色土的脆性破坏模式,采用纤维加筋与微生物固化相结合的加固方法,将质量分数为0.4%、0.6%、0.8%的纤维与紫色土混合,然后采用巨大芽孢杆菌和钙盐溶液对土样进行不同灌浆次数的固化试验(3次、5次、7次、9次)。通过无侧限压缩试验测定试样抗压强度,洗酸法试验测定试样碳酸钙含量,烘干法测定试样干密度,结果表明:(1)在微生物固化紫色土中掺入纤维,能显著提高试样固化后的无侧限抗压强度和峰值强度对应的轴向应变,改善了土体破坏时的韧性;(2)纤维掺量影响微生物固化紫色土的力学性质,其强度随纤维掺量总体上呈先增大后减小的趋势,最优纤维掺量为0.6%;(3)随着固化时间增加,试样的碳酸钙生成量和干密度逐级增加,强度与碳酸钙生成量呈正相关且有效碳酸钙沉积越来越少,强度趋于稳定;(4)纤维加筋可以提高碳酸钙沉积的效率和产量,土样内生成的碳酸钙对纤维加筋效果具有强化作用。研究成果可以为纤维加筋与MICP固化相结合的土体加固技术应用提供指导和参考。     

玄武岩纤维对再生骨料混凝土力学性能的影响与数值模拟研究

研究了玄武岩纤维对再生骨料混凝土（RAC）力学性能的影响,对玄武岩纤维掺量为0、0.3%、0.6%、0.9%的再生混凝土进行了抗压、抗折、轴压及劈裂抗拉试验。拟合了不同纤维掺量的再生骨料混凝土的应力应变曲线,对玄武岩纤维再生骨料混凝土的抗折破坏进行了数值模拟。研究结果显示：玄武岩纤维可以有效改善RAC力学性能。相较未掺入纤维的RAC分析可得,抗压强度和劈裂抗拉强度在纤维掺量为0.3%时改善程度达到最大,分别为39.42、3.03 MPa,提高了13.44%、6.32%;抗折强度和轴心抗压强度在纤维掺量为0.6%时改善程度达到最大,分别为5.01、27.46 MPa,提高了10.35%、10.9%。但是过量纤维的掺入使得纤维分布不均匀,反而导致RAC力学性能降低。     

短切玄武岩纤维加筋膨胀土的试验研究

玄武岩纤维是一种新型的纯天然绿色纤维。本文将分散的玄武岩纤维丝掺入膨胀土中,研究玄武岩纤维加筋膨胀土的强度与变形特性。试验中,按纤维含量与干土质量比分别为0.0%,0.2%,0.4%和0.6%的比例配制试样。通过室内试验,研究表明:纤维的增加可抑制膨胀土的胀缩性;增加纤维含量,土的无侧限抗压强度和抗剪强度均有所增大,当纤维含量超过最优加筋量0.4%时,加筋膨胀土的无侧限抗压强度和抗剪强度反而会降低。因此,通过掺加玄武岩纤维增强材料,可以获得强度和韧性更高的纤维膨胀土,为膨胀土性质的改良提供一种可借鉴的方法。     

云南非饱和红粘土的强度和变形特性研究

为研究压实度对非饱和红粘土的强度和变形的影响规律,以云南腾陇公路路基填土为研究对象,利用非饱和土三轴仪,对3个不同压实度的36个红粘土试样进行了控制吸力的三轴剪切试验,研究结果表明:压实度、吸力和净围压对非饱和红粘土应力-应变曲线性状均有较大影响;红粘土的干密度越大,试样越容易发生脆性破坏;有效粘聚力、有效内摩擦角和吸力摩擦角均随干密度的增大而呈线性增长趋势;干密度相同时,有效内摩擦角随基质吸力的变化较小,可视为常数,而粘聚力随基质吸力的增加,近似线性增大;红粘土的偏应力-应变曲线可用双曲线描述。研究成果可为该地区的红粘土工程问题提供科学依据和有益参考。     

棕丝加筋红黏土的裂隙特性研究

在干旱气候环境中,红黏土具有显著的裂隙性,由此引发大量的工程地质灾害。为抑制红黏土裂隙的发展,通过在红黏土中添加棕丝改良并开展室内干缩开裂实验,研究棕丝长度及掺量对红黏土裂隙发展及特征指标的影响。结果表明,在干燥开裂过程中,红黏土的裂隙特征指标均经历了从快速增长到趋于稳定的阶段,但变化规律并不完全相同,当裂隙率趋于稳定时,裂隙长度逐渐增加而裂隙宽度却呈现减少趋势。土表中央裂隙产生早于边界裂隙,中央裂隙间交叉角度约90°,边界裂隙与边界大体平行。随着棕丝掺量的增大,改良土的裂隙率和裂隙宽度相应减小,裂隙长度先减小后增大;随着棕丝长度的增大,改良土的裂隙率、裂隙宽度均先减小后增大,裂隙长度先减小后增大最后减小。采用0.3%的棕丝掺量、10mm的棕丝长度,并在适当的含水率状态下可有效抑制红黏土裂隙的发展。     

玄武岩纤维水泥土的冲击劈裂性能试验研究

为了研究玄武岩纤维掺量对水泥土冲击劈裂性能的影响,进行了不同冲击气压条件下水泥土的霍普金森压杆(SHPB)试验.试验结果表明:随着玄武岩纤维掺量的不断增大,水泥土试件劈裂面的破碎程度逐渐变小,吻合程度逐渐变好,但过量的玄武岩纤维具有负面效应,试件冲击劈裂强度和吸收能均出现先提高后降低的趋势,在玄武岩纤维掺量为1.5％时...     

粘性土剪切带破坏研究

压实粘性土是静水压力和应变率相关性材料,在低围压下表现出软化现象,在高围压下表现出硬化现象.在同一含水率,不同围压下粘性土随周围压力的增大,同一轴向应变所对应的偏应力也越大;压实度一定时,含水率越高,粘聚力越大,而摩擦角越小,粘性土的抗剪强度越弱;含水率一定时,压实度越高,粘聚力越大,而摩擦角越小,抗剪强度也越大.利用TSZ10-1.0型应变控制式三轴仪,对四川绵阳地区粘性土进行了常规三轴压缩试验,研究了不同围压和含水率下粘性土的应力-应变关系、抗剪强度指标,并对粘性土的剪切带破坏进行了拟合分析.     

钢丝网筋材的加筋作用特性试验研究

在双绞合六边形钢丝网加筋红砂岩粗粒土大三轴试验的基础上,对钢丝网筋材的加筋机理、加筋作用发挥过程和含水量、加筋间距对加筋效果的影响进行系统的研究。分析表明,加筋双绞合六边形钢丝网可以同时提高红砂岩粗粒土的黏聚力和内摩擦角,其加筋机理不宜采用“准黏聚力”理论,工程设计时也应考虑筋材对土体内摩擦角的贡献;双绞合六边形钢丝网...     

硫酸盐和干湿循环作用下玄武岩纤维混凝土劣化规律

盐湖、盐渍土地区水位变幅区的混凝土材料劣化问题突出。该文开展不同质量浓度硫酸盐溶液干湿循环侵蚀作用下玄武岩纤维混凝土侵蚀试验、材料力学试验和微观测试,测试分析混凝土试件抗压强度、劈裂抗拉强度、质量变化、相对动弹性模量等参数的演变规律,揭示不同浸泡浓度及龄期下玄武岩纤维混凝土的劣化机制;结合混凝土试件侵蚀后的表观形态和细观结构特征,研究不同侵蚀周期下掺玄武岩纤维混凝土的细观结构演变机理。结果表明：掺入长度6mm玄武岩纤维的混凝土抗压及劈裂抗拉强度增强效果优于长度12mm纤维;硫酸盐和干湿循环侵蚀作用下玄武岩纤维混凝土劣化规律受硫酸盐溶液浓度、干湿循环次数和纤维掺量3个因素协同作用影响,干湿循环作用下硫酸盐侵蚀产物主要为石膏型侵蚀和钙矾石型侵蚀。掺玄武岩纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀能力明显优于于素混凝土。     

HPFRCC常规三轴受压强度和变形特性

通过常规三轴受压强度和变形特性试验,研究了围压以及PVA纤维掺量对高性能PVA纤维增强水泥基复合材料(HPFRCC)受压性能的影响.结果表明:随着围压的增加,HPFRCC的轴向极限抗压强度以及峰值应变均显著提高;PVA纤维掺量对HPFRCC抗压强度的影响较小,在低围压受力状态下使用PVA纤维增强HPFRCC要比在高围压受力状态下更能发挥纤维的增强阻裂作用,而且PVA纤维掺量对应力-应变曲线下降段也有一定影响.根据试验数据建立了HPFRCC的轴向极限抗压强度、轴向峰值应变与围压之间的关系.