纤维加筋微生物固化砂土力学特性试验研究

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微生物固化技术(MICP)可以显著改善砂土地基的力学特性,但同时存在强度增长伴随着脆性增强的问题。本文尝试将纤维加筋技术与MICP固化技术结合,以改善其力学性能,并结合一系列室内试验,对纤维加筋MICP固化砂土的影响因素展开研究;提出了一种能够准确表征MICP固化砂土脆性强弱的评价指标。主要研究内容如下。(1)基于固结排水三轴试验,探讨胶结处理次数、纤维掺量、纤维长度以及试样初始相对密实度等参数对纤维加筋MICP固化砂土力学特性的影响,并结合电镜扫描测试,从微观角度初步探究了其内在机理。结果表明:胶结处理次数和相对密实度的影响规律较为明显,当胶结处理次数为8次,密实状态为稍松时,纤维加筋能更加经济有效地改善MICP固化砂土力学性能;而对于纤维掺量和纤维长度,有待开展进一步研究揭示其影响规律。(2)基于无侧限抗压强度试验和体视显微镜测试,从宏细观角度探究了纤维长度和纤维掺量参数的影响规律。结果表明:当纤维掺量较低时,加筋效果随纤维长度的增长而增强;当纤维掺量较高时,加筋效果随纤维长度的增长,先增强后减弱;但纤维掺量的影响规律较为单一,加筋效果随着纤维掺量的增加,呈现先增强后减弱的规律;研究范围内最优加筋条件为0.3%纤维掺量和20 mm纤维长度。(3)结合MICP固化砂土脆性随处理次数增加而增强的试验规律,根据相关系数分析法,得出峰前弹性能比、破坏应变、最大峰后平均模量对脆性特征影响最大,并基于此提出了一种能够反映低胶结水平MICP固化砂土脆性强弱的评价指标。经试验证实,该指标能够准确反映不同胶结水平和围压水平下MICP固化砂土脆性特征变化趋势,以及纤维加筋对其脆性的改善。
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