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在我国的东南沿海地区的交通工程建设中,通常会遇到粉土路基处理的技术疑难,当下,紧要解决的难题之一是关于我国岩土工程界探索高效、经济、环保的粉土改良技术。再生聚酯纤维主要来源于废旧聚酯瓶,目前还未有效应用于粉土路基改良加固。该课题所阐述的基于再生聚酯纤维的路基粉土改良的新技术,更深入的对再生聚酯纤维有关改良粉土的工程特性以及机理进行探索,其目的是给该新技术的推广以及应用提供一定的科学依据。本文以国家自然科学基金、江苏省科研创新计划项目、东南大学优秀博士论文基金为依托,以再生聚酯纤维改良路基粉土为研究对象,旨在展现其改良的工程特性以及机理,采用室内试验、机理研究以及结合理论剖析的措施,系统探究了再生聚酯纤维改良路基粉土技术。主要研究内容与成果如下:(1)系统的对再生聚酯纤维相关的性质以及应用资源化的现状展开探索,阐明土体改良中再生聚酯纤维的应用前景;土体改良中纤维的应用、改良土的微观特性、物化特性、力学特性、本构模型以及改良机理等各方面的成果展开探究,并点明一些存在以及需处理的问题。(2)系统的对再生聚酯纤维改良粉土的物理特性展开研究,探究了再生聚酯纤维掺量与养护龄期对纤维改良土的力学特性以及物理性质指标影响。研究表明:相比纤维掺入因素,改良土液限与塑限受养护龄期的影响程度微弱,并且塑性指数随龄期发展呈减小趋势;素改良土的线缩率约为纤维改良土的1.04~1.45倍,说明纤维具有较好抑制土体收缩的效果,但各维掺量下改良土ρdmax相差不大,纤维改良土OMC随着纤维掺量略微增加;改良土通过28 d养护后,回弹模量以及CBR值满足公路路基的设计要求;伴随再生聚酯纤维龄期以及掺量的增加,相应的可再生聚酯改良粉土的无侧限抗压强度也随之加大,最大值可达900 k Pa;对于江苏粉土,再生聚酯纤维的最优掺量约0.2%。动载作用下,素改良土横向裂缝扩展明显,并伴有斜裂缝,脆性破坏显著,纤维的增加使得改良土斜裂缝减少,逐渐向韧性破坏发展。(3)研究了再生聚酯纤维改良粉土强度与微观结构的干湿循环效应,探讨了改良土微宏观机制研究。研究表明:干湿环境下,改良土宏观力学性能、抗剪强度均出现不同程度的劣化效应,抗剪强度损失剧烈,黏聚力与内摩擦角均呈抛物线趋势衰减;随着干湿循环进行,改良土颗粒部分接触形式呈现边-边或点-面的形式,是经过面-面形式以及边-面形式的发展;干湿循环反复作用引起改良土黏土矿物循环胀缩(引起膨胀势)和微观孔隙水往复溶解胶结物质(伴随溶解势),进而造成土体微观结构的疲劳损伤,即胶结物水解与孔隙粗化,进而导致改良土宏观强度劣化;随干密度的增加,相应黏聚力的最终劣化度会减小,说明可以通过增强改良土的压实度来减小干湿循环劣化;建立了考虑干湿循环幅度、干密度以及干湿循环下限含水率三个要素改良粉土干湿循环强度劣化模型。(4)基于非稳态热探针技术,测试了膨润土基混合物、砂混合物、粉土以及再生聚酯纤维改良粉土的热导率,研究了关于含水率、颗粒粒径、干密度、饱和度、细粒含量等因素对热导率的影响,提出了预测土体热导率的广义计算模型,探究了在养护过程中再生聚酯纤维改良土热导率的发展规律,讨论了关于再生聚酯纤维改良土的力学指标与热导率间的相关关系。研究表明:土体热导率随着含水率、干密度、颗粒粒径、饱和度、细粒掺量的增加呈增加趋势;广义热导率计算模型计算结果与测试结果较为接近,能够满足能源工程对土体热导率的要求;再生聚酯纤维改良土热导率随纤维掺量和养护龄期的增加而减小;再生聚酯纤维改良能显著改善土力学性,所产生的胶结物质能抑制土体的热传导性能,同时包裹颗粒与填充孔隙;再生聚酯纤维改良土热导率与其重度间为正相关关系,而在回弹模量、抗压强度增加的情形下,热导率将会减小,表现出负相关的发展关系。(5)经由压汞分析(MIP)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、表观电阻率、电镜扫描(SEM)以及红外光谱分析(FTIR)等各种分析方式,揭示了再生聚酯纤维与无机固化剂改良路基粉土的机理,分析了改良土中纤维的加筋机理,探索在改良前后路基粉土在孔隙以及微观结构方面的变化特征。研究表明:纤维在土体中相互交错分布,成三维网状结构,进而产生“交织”作用,分布的纤维能够使纤维土呈现出“裂而不断”的状态;改良粉土主要依靠纤维与界面摩擦以及产生胶结物质,联结、缠绕、与包裹粉土颗粒,并填充土骨架孔隙,形成更加稳定以及致密的结构体系,并没有产生一些矿物成分或者新的官能团。(6)基于纤维随机分布函数以及强度屈服准则,修正了加筋粉土两相本构模型,修正模型真实反映了改良粉土基本相与纤维相的应力-应变发展特征。研究表明:纤维加筋土在应变变化初期,离散分布于土体内部的纤维处于未伸展状态,也并没有处于完全绷紧状态;亦或具有较低水平的应力,在纤维相跟基本相之间存在相对滑移,致使很难发挥到纤维相的加筋作用。纤维相随着应变的增大而伸展,纤维相跟基本相之间存在的相对滑移也会随着应力水平的增大而减小,且开始发挥加筋作用并逐步趋于稳定;与Diambra模型相比,本文提出的考虑纤维随机分布与基本相非线性的两相本构模型的研究模型,能对纤维加筋路基粉土关于应力应变曲线非线性进行较好的模拟,并源于对强度准则可以分析关于纤维加筋土在较大应变时的屈服的考虑,为加筋土路基、边坡以及地基等基础的失稳破坏提供了一些必要的分析模型。