土工合成纖維土動力特性試驗

本文總結(jié)概括了國內(nèi)近年來關(guān)于土工合成纖維土的研究情況,重點介紹了纖維土在不同變量下的動靜力學(xué)特性、在季凍區(qū)的研究應(yīng)用等方面的研究方法、研究成果,分析了研究的意義和作用,以及未來的研究發(fā)展方向。

土工合成材料作為一種加筋(加固)材料在工程中應(yīng)用越來越廣泛,但加筋機制和設(shè)計理論方面的研究卻落后于工程實際,從而影響加筋技術(shù)的發(fā)展。首先,簡要地評述這種機制研究中重要的界面特性在國內(nèi)的研究及試驗情況。然后,針對上述研究中的問題,提出一種新的綜合性加筋機制,將筋材的加固機制大致分為直接加筋和間接加固作用,前者是指土與筋材接觸面之間以及緊鄰的剪切帶(界面)的加筋作用,后者是指加筋材料對周圍土體的剛度、應(yīng)力和應(yīng)變分布以及破壞形式等的影響和加固作用。由此可知,筋材的加筋作用不僅發(fā)生在接觸面和界面上,而且還發(fā)生在界面以外的土體內(nèi),使筋材周圍一定范圍內(nèi)的土體形成“加筋土體”。簡而言之,加筋的主要作用在于增強土的整體性,使土由散體變?yōu)橛幸欢ㄟB續(xù)性的介質(zhì)。若忽略這點,就會使計算成果不能反映加筋的實際效果,這正是目前普遍存在的問題。最后,通過介紹界面特性的室內(nèi)和現(xiàn)場若干試驗研究成果對其加以驗證。

針對聚丙烯腈和聚丙烯纖維對混凝土的力學(xué)性能影響進行室內(nèi)試驗,研究兩種纖維及其摻量對混凝土的抗壓強度、劈拉強度的影響關(guān)系.試驗結(jié)果表明,與素混凝土相比,聚丙烯腈纖維混凝土的抗壓強度、劈拉強度隨纖維摻入量的增加而不同,存在最佳的纖維摻入量,而聚丙烯纖維對混凝土抗壓強度沒有提高作用,對劈拉強度則有提高,但也存在最佳的纖維摻入量.兩種纖維的使用應(yīng)根據(jù)工程實際進行選取.

儀器名稱fkl-082 檢定周期35%rh 檢驗依據(jù)230mm 產(chǎn)品名稱 規(guī)格 6塊 試驗員： 土工合成材料cbr頂破試驗記錄 cbr頂破力（n） 備注 試驗編號： 564.724 1896 復(fù)核：試驗負責(zé)人： 29.79 樣品c樣品d 序號 2318.3 2500.1 樣品b 儀器編號 室內(nèi)濕度 試樣直徑 樣品數(shù)量 1315.6 1432.6 1453.8 1632.4 stdsy-1 20℃ 60mm/min cbr頂破儀 1年 2873.4 1288.7 型號規(guī)格 室內(nèi)溫度 檢驗日期 頂破速率 sl/t235-1999 400g/0.5/400g 平均值x 標(biāo)準(zhǔn)差σ 變異系數(shù) cv（%） 樣品a 1819.7 2320.7 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 每組試驗應(yīng)取6-10塊試樣，直徑為230mm 頂破強力計算至小數(shù)點后一位，修約到整數(shù)

該文通過土工合成材料與不同填料的直剪摩擦試驗,研究土工合成材料的界面特性。并探討了在直剪試驗中,剪切速度對剪應(yīng)力峰值強度的影響。

土工合成材料界面摩擦特性的室內(nèi)剪切試驗研究——采用白行研制的直剪儀和斜板儀研究了3種粗糙程度的hdpe(高密度聚乙烯)膜分別與砂土、土工布及土工復(fù)合材料之間的界面摩擦特性，進行了高垂直應(yīng)力的直剪試驗和低垂直應(yīng)力下的斜板試驗。通過對試驗數(shù)據(jù)進行分析比...

以有色金屬銅礦的細粒尾礦為加筋填料土,利用拉拔試驗,研究土工合成材料(加筋帶和土工格柵)在填料土不同密實度、含水量及垂直荷載作用下,土工合成材料與填料土的界面作用特性,以及細粒尾礦加筋的作用機理。

在自嵌式砌塊加筋擋土墻工程中,加筋材料與自嵌式混凝土砌塊間的連接強度是決定該工程的內(nèi)部穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標(biāo)。通過室內(nèi)拉拔試驗,得出了當(dāng)法向應(yīng)力p40kpa時,摩擦阻力與拉拔位移的關(guān)系曲線;同時得出了丙綸長絲機織土工布與混凝土砌塊界面間的摩擦強度及法向應(yīng)力的關(guān)系曲線,這一成果對同類項目設(shè)計具有很好的參考價值。

采用自行研制的直剪儀和斜板儀研究了3種粗糙程度的hdpe(高密度聚乙烯)膜分別與砂土、土工布及土工復(fù)合材料之間的界面摩擦特性,進行了高垂直應(yīng)力的直剪試驗和低垂直應(yīng)力下的斜板試驗。通過對試驗數(shù)據(jù)進行分析比較,認(rèn)識了一些hdpe膜界面摩擦特性的變化規(guī)律及其影響因素,并對直剪試驗結(jié)果與斜板試驗結(jié)果之間的差異進行了初步的研究。

通過室內(nèi)拉拔摩擦試驗研究風(fēng)積沙與不同土工合成材料間的界面相互作用特性,得出了各級荷載作用下的τ-δl及τ-σ關(guān)系曲線;分析了曲線特征及土工格柵網(wǎng)格尺寸、形狀對界面作用特性的影響,其結(jié)論為今后土工合成材料在風(fēng)積沙的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

在土工合成材料加筋土工程中,土工合成材料與填料的界面作用特性是最關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo),因此利用拉拔試驗研究土工合成材料與填料的界面作用特性是非常必要的。以5種不同種類的國產(chǎn)土工合成材料為加筋材料,以砂和石灰粉煤灰為填料,比較了各種土工合成材料與填料的界面作用特性,試驗表明:(1)石灰粉煤灰自重較輕,摩擦角高,并且比砂的拉拔系數(shù)相對偏高一倍左右,是理想的土工合成材料加筋土工程的填料;(2)土工合成材料的拉拔系數(shù)從高到低排序為滌綸纖維經(jīng)編土工格柵最高,塑料拉伸土工格柵次之,土工網(wǎng)較低,土工織物最低;(3)不同填料、不同土工合成材料的拉拔系數(shù)相差較大,具體加筋土工程采用的拉拔系數(shù)需要通過拉拔試驗確定。這些結(jié)論可指導(dǎo)土工合成材料的優(yōu)選和研究加筋機理。

土工合成材料與填料的界面特性是決定垃圾填埋場中襯墊系統(tǒng)與土工合成材料受力特性的重要因素。選擇3種不同種類的土工合成材料，用砂土和黏土為填料，通過拉拔試驗研究土工合成材料的界面特性。試驗結(jié)果表明：界面的峰值剪切強度與峰值位移隨著法向應(yīng)力的增加而增加；土工合成材料與黏土之間的摩擦角較大；填料為砂土?xí)r，無紡布與填料間的摩擦角最大，epdm次之，hdpe最??；當(dāng)hdpe上下都鋪無紡布時，界面的摩擦系數(shù)最小。

通過拉拔試驗測定土工合成材料與風(fēng)積砂的界面摩擦特性。結(jié)果表明:在風(fēng)積砂中設(shè)置土工合成材料,會使風(fēng)積砂獲得一定的粘聚力,粘聚力的大小與材料的自身性質(zhì)有關(guān);加入土工合成材料以后,填料的內(nèi)摩擦角會有一定的減小,其減小的程度與土工合成材料自身的材料性質(zhì)以及材料的幾何形式有關(guān)。得出了不同種類的土工合成材料對填料產(chǎn)生的影響。

在土工合成材料加筋土擋墻工程中加筋材料與填土間的界面作用特性直接影響工程的安全與穩(wěn)定性,因此,加筋材料與填土的界面技術(shù)指標(biāo)在加筋土擋墻的設(shè)計中至關(guān)重要。選擇雙向土工格柵、丙綸長絲機織土工布兩種加筋材料與不同含水量、壓實度的全風(fēng)化泥巖進行拔拉試驗。試驗結(jié)果表明,雙向土工格柵與填土界面有整體拔出破壞和縱肋拔出破壞兩種形式,土工布表現(xiàn)為整體拔出破壞;加筋材料與填土界面的表觀摩阻力隨法向應(yīng)力的增加而增加,隨填土含水量的增大而減小;在相同的填土界面情況下,機織土工布與界面的內(nèi)摩擦角大于雙向土工格柵。

為研究不同加筋材料對筋-土界面在靜力、動力作用下的剪切特性的影響,采用大型直剪儀對土工編織布、土工無紡布、土工膜加筋的加筋土界面進行了一系列單調(diào)直剪試驗、循環(huán)直剪試驗和循環(huán)后單調(diào)直剪試驗,并將單調(diào)直剪試驗與循環(huán)后單調(diào)直剪試驗的結(jié)果進行對比分析.結(jié)果表明：單調(diào)直剪試驗中,界面剪應(yīng)力-剪切位移關(guān)系由于加筋筋材力學(xué)特性與結(jié)構(gòu)特征不同,呈現(xiàn)出較大差別,其中筋材在較大豎向應(yīng)力的剪切過程中容易發(fā)生變形;在循環(huán)剪切過程中,土工編織布、土工無紡布界面抗剪強度發(fā)生了軟化現(xiàn)象,而土工膜界面抗剪強度則發(fā)生了硬化現(xiàn)象.

02010112□□□ 監(jiān)理單位 驗收記錄 2第4.12.5條 1007230866070 0///// 50841182023 0///// 9-21-242-21 ///// 41-10-27-826 ±50///// 31-2325-17-12 ±50///// 分項工程名稱 施工單位 單位工程名稱區(qū)間路基（dmk548+840.30～dmk559+000.00） 分部工程名稱地基處理 1土工合成材料品種、規(guī)格、 質(zhì)量 第4.12.4條品種、規(guī)格、質(zhì)量符合設(shè)計要求 施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)名稱及編號《鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》tb10414-2003 施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定施工單位檢查評定記錄 ±50 土 工 合 成 材 料 鋪 設(shè) 允 許 偏

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通過直剪試驗和三軸壓縮試驗,探討纖維長度、細度、韌度及纖維土配合比對纖維土抗剪強度和應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響。結(jié)果表明:纖維的摻入對土體內(nèi)摩擦角的影響較小,主要提高了土體的黏聚力;纖維土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系呈應(yīng)變硬化的特點,不存在典型的黏著破壞和拉力破壞;纖維的長度、韌度和配合比對纖維土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和抗剪強度的影響顯著,纖維細度的影響相對較小。

為提高道路半剛性基層的抗裂性,以合成纖維半剛性材料為研究對象,通過室內(nèi)抗彎拉試驗,分析合成纖維的摻量及試件養(yǎng)護齡期等對合成纖維水泥穩(wěn)定土抗彎拉強度的影響。結(jié)果表明,隨著纖維摻量的增加、長徑比的增大,水泥穩(wěn)定土的抗裂性亦逐漸增強;合成纖維水泥穩(wěn)定土的抗裂性隨著養(yǎng)護齡期的增長逐漸增大。

粗合成纖維為聚丙烯與聚乙烯的復(fù)合體,表面為壓痕波浪形,是一種新型增強增韌材料。試驗研究異型粗合成纖維混凝土抗彎拉強度、抗彎韌性和疲勞特性,探討疲勞壽命與應(yīng)力水平、纖維體積摻量的關(guān)系,結(jié)果表明:當(dāng)纖維摻量為9～13kg/m3時,異型粗合成纖維混凝土相對剩余強度為49%～66%;疲勞壽命相比基準(zhǔn)混凝土提高了100%～389%。

將建渣作為填料應(yīng)用于土工袋擋土墻,能節(jié)約資源,保護環(huán)境,但目前對建渣土工袋的研究十分缺乏.通過室內(nèi)試驗對建渣土工袋的抗壓強度、壓碎值、填充度、建渣與土工袋之間的摩擦系數(shù)、土工袋與土工袋之間的摩擦系數(shù)進行了較為系統(tǒng)的研究.研究表明:廢棄混凝土與廢棄磚塊均可作為土工袋填料;從建渣土工袋的單軸抗壓強度和施工便利等因素綜合考慮,建渣土工袋的填充度取80％為宜.加入連接扣后,建渣土工袋間的初始抗剪強度增大;若增加連接扣的剛度并對其表面進行粗糙處理,將提高建渣土工袋間的抗剪強度.

在土工合成材料加筋土工程中,土工合成材料與填料的界面作用特性是最重要的技術(shù)指標(biāo),因此利用拉拔試驗研究土工合成材料與填料的界面作用特性是非常必要的。文章采用兩種國產(chǎn)土工合成材料為加筋材料,用砂、石屑和粉質(zhì)黏土為填料,通過拉拔試驗比較在不同填土性質(zhì)、填土密實度、筋材上覆壓力及筋材表面粗糙度等情況下土工合成材料與填料的界面特性,從而得出一些有益的結(jié)論。