纤维加筋黄土的触变力学特性研究

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触变特性是指土体扰动后强度衰减,扰动停止后,土体强度随时间增长,强度逐渐恢复的现象。实际工程中,土体受到扰动将会使地基土体强度降低,使边坡失稳,产生工后沉降等工程灾害,对于老的填方工程,因土体的触变特性其强度有较大幅的增长,掌握这种强度增长规律,对于研究填方边坡的长期稳定性具有重要工程应用价值。本文在诸多国内外学者针对触变性的研究成果基础上,以聚丙烯加筋黄土为研究对象,采用自制可分离式加压装置制备不同纤维掺量、不同含水率、不同干密度、不同触变期的重塑土试样,通过室内试验研究不同影响因素下土体强度恢复的规律,并定义触变参数,触变参数可反映不同工况下的土体触变性强弱,研究结果得出:(1)通过直接剪切试验,结果发现:在纤维掺量、干密度、触变期不变的情况下,粘聚力随着含水率的增加呈现出先增大后减小的规律,并在最优含水率时达到峰值,内摩擦角随着含水率的增加上下浮动,变化较小;在纤维掺量、含水率、触变期不变的情况下,随着干密度的增加,纤维加筋黄土的粘聚力及内摩擦角均不断增大;在纤维掺量、含水率及、干密度不变的情况下,随着触变期的增加,抗剪强度参数在0-40d大幅度增长,40d后逐渐趋于平缓。直剪触变参数Tτ,σ定义为试样扰动后静置T时刻的抗剪强度与扰动后静置0时刻的抗剪强度之比,此时的σ选取100kPa,试验结果表明:在干密度、纤维掺量、触变期不变的情况下,直剪触变参数随着含水率的增加,变化幅度较小,在含水率为22%时,直剪触变参数最大,且触变性最强;在含水率、纤维掺量、触变期不变的情况下,直剪触变参数随着干密度的增加,呈增长趋势,在干密度为1.7g·cm-3时,直剪触变参数最大,并且触变性最强;在干密度、含水率、纤维掺量不变的情况下,随着触变期的增加,直剪触变参数在0-40d快速增长,40-120d趋于平缓。(2)通过无侧限抗压强度试验,结果发现:在含水率、干密度和触变期不变的情况下,随着纤维掺量的增加,无侧限抗压强度呈增大趋势;在干密度、纤维掺量和触变期不变的情况下,随着含水率的不断增加,无侧限抗压强度呈现出先增大后减小的规律,并于最优含水率时达到峰值;在含水率、纤维掺量及触变期不变的情况下,随着干密度的增大,无侧限抗压强度呈不断上升趋势;在干密度、含水率、纤维掺量不变的情况下,随着触变期的增大,无侧限抗压强度也在逐步增大,并在0-20d快速增长,20-120d缓慢增长。采取试样扰动后静置T时刻的无侧限抗压强度与扰动后静置0时刻的无侧限抗压强度之比定义为无侧限抗压强度触变参数Tq,试验结果表明:在含水率、干密度、触变期不变的情况下,无侧限抗压强度触变参数随着纤维掺量的增加,呈先增大后减小的趋势,纤维掺量为0.5%时,无侧限抗压强度触变参数最大,并且触变性最强;在干密度、纤维掺量、触变期不变的情况下,无侧限抗压强度触变参数在含水率为16%-18%时,小幅度降低,在含水率为18%-22%时逐渐提升,含水率为22%时触变性最强;在含水率、纤维掺量、触变期不变的情况下,随着干密度的增加,无侧限抗压强度触变参数呈上升趋势,干密度为1.7g·cm-3时触变性最强;在含水率、干密度、纤维掺量不变时,无侧限抗压强度触变参数随着触变期的增加,不断增长,在0-20d快速增长,20-120d缓慢增长。(3)通过固结不排水三轴剪切试验,结果发现:在含水率、干密度和触变期不变的情况下,随着纤维掺量的增加,粘聚力呈现出逐渐增大的趋势,而内摩擦角的变化规律不明显且幅度相对较小;在含水率、干密度和纤维掺量不变的情况下,随着触变期的增大,粘聚力呈上升趋势,内摩擦角上下浮动,幅度较小在3°以内。三轴触变参数Tτ,σ定义为当σ为100kPa时,试样扰动后静置T时刻的抗剪强度与扰动后静置0时刻的抗剪强度之比,试验结果表明:在含水率、干密度、触变期不变的情况下,三轴触变参数随着纤维掺量的增大,呈先增大后减小的趋势,并在掺量为0.35%时达到峰值,同时表示该掺量的触变性最强;在含水率、干密度、纤维掺量不变的情况下,随着触变期的增大,三轴触变参数不断增大,在0-40d快速增长,40-120d趋于平缓。
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