【摘 要】
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隧道开挖过程中,往往会对周围地层产生扰动,如果控制不及时很可能导致隧道坍塌等重大灾害事故。传统地层加固方式主要为灌浆加固以及支撑防护等,这些方法无论是在环境保护还是经济成本上都具有诸多不足。为探究新的地层加固方式,本文采用棕榈纤维对实际工程土体进行加筋处理,设置4种纤维长度（5mm、10mm、15mm、20mm）和5种纤维掺量（0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%）共计20种纤维配合比
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隧道开挖过程中,往往会对周围地层产生扰动,如果控制不及时很可能导致隧道坍塌等重大灾害事故。传统地层加固方式主要为灌浆加固以及支撑防护等,这些方法无论是在环境保护还是经济成本上都具有诸多不足。为探究新的地层加固方式,本文采用棕榈纤维对实际工程土体进行加筋处理,设置4种纤维长度（5mm、10mm、15mm、20mm）和5种纤维掺量（0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%）共计20种纤维配合比,通过三轴固结不排水试验,对比纤维加筋土与素土的应力-应变曲线、抗剪强度指标以及土体破坏形态,研究棕榈纤维对土体的加筋效果,给出棕榈纤维的最优配合比,并结合SEM试验分析棕榈纤维加筋土体的增强机理;同时针对开挖时隧道不同区域的受力情况,采用GDS三轴系统开展不同应力路径下的棕榈纤维加筋试验,研究实际应力路径对加筋效果的影响;利用DEM（离散元方法）建立了纤维加筋土的离散元模型,通过改变筋土界面细观参数分析应力-应变曲线的变化规律,并结合颗粒速度、位移矢量图研究土体的局部破坏形态以及接触力和颗粒间黏结分布与应力-应变曲线的关系。主要结论如下:（1）常规三轴试验中,棕榈纤维加筋土的应力-应变曲线表现为应力硬化型,其偏应力峰值和粘聚力随着纤维掺量和长度的增加表现为先增大后减小的趋势,在10mm纤维长度、0.7%纤维掺量下加筋效果最佳;通过对比棕榈纤维加筋土和素土的破坏形态发现,纤维的掺入会在一定程度上限制土体的侧向变形。（2）在RTE、RTC、TC和CTC四种应力路径下,采用棕榈纤维加筋均可以有效提高土体的力学性能,其中偏应力峰值强度较素土平均增长14.13%、11.97%、16.73%和8.9%,黏聚力较素土平均增长37.17%、35.37%、43.11%和54.87%;对比各应力路径下轴向应变的发展规律,棕榈纤维对不同应力路径下土体的变形均可以起到一定限制作用,尤其在RTC和TC路径下效果明显。（3）离散元模型加载过程中,颗粒速度场和位移场均呈现轴对称分布并指向两侧,所以试样主要以侧向变形为主,从细观层面解释了试样未形成剪切面的原因;通过改变筋土界面的摩擦系数,分析了纤维表面粗糙度对于加筋效果的影响,结果表明加筋土体的峰值强度会随着筋土界面摩擦系数的增大而增大;对于黏土模型,前期的应力增长主要依靠颗粒间的黏结强度,后期则主要依靠颗粒间的摩擦系数。
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