排水条件对土工合成汇报材料加筋黏性土特性的影响

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1、水利学报年月第卷第期文章编号排水条件对土工合成材料加筋黏性土特性的影响魏红卫喻泽红邹银生中南大学土木建筑工程学院湖南长沙长沙理工大学湖南长沙湖南大学土木工程学院湖南长沙摘要通过固结排水和不固结不排水条件下的三轴剪切试验研究了加筋对黏性土体强度和应力应变关系的影响以及不同排水条件下的加筋效果结果表明在排水条件下筋材与土体的相互作用相对充分明显提高了土体的峰值强度和残余强度且峰值后强度的降低幅度较小改善了土体的应力应变特性随加筋层数和筋材拉伸模量增大加筋效果明显提高而在不排水条件下由于孔隙水压力的影响筋材与土体的作用相对复杂加筋土体的强度和变形特性以及加筋效果与排水条件下的大不相同在剪切初期筋材的

2、作用几乎被超静孔隙水压力抵消加筋甚至对强度起相反作用使加筋试件的强度低于素土试件仅当应变较大时加筋对抗剪强度才有轻微的增强作用同时在不排水条件下筋材拉伸模量和加筋层数提高对加筋土体强度的影响不明显因此在加筋土工程中排水条件是首先要考虑的因素关键词土工合成材料加筋土三轴试验排水条件强度变形中图分类号文献标识码研究背景随着加筋土技术的广泛应用和不断发展加筋土结构本身也发生了显著变化加筋材料已不再局限于传统的金属条带采用种类繁多性能更加优良的土工合成材料加筋正成为加筋土发展的新趋势回填材料也超越了初期的粒状土体现在也越来越多地采用黏性土体由于加筋粒状土体透水性强孔隙水易于排出筋材与土体的作用相对充分

3、因此通常加筋土体的受剪过程相当于固结排水剪的情况从而可以采用固结排水三轴试验或慢剪试验来研究加筋土体的强度和变形特性国内外这方面的研究相对较多但目前对于加筋黏性土特性的研究还相对较少由于加筋黏性土体透水性差孔隙水不能迅速排出因此固结需要较长时间加筋土工程在施工期和初期使用阶段固结排水往往并不充分加筋土体的稳定性常由不排水条件下的强度决定文献曾介绍了与此相关的多起工程事故由于孔隙水压力的影响筋材与土体的作用相对复杂考虑不同排水条件下加筋黏性土体强度和变形特性以及加筋效果对于全面了解加筋土的特性很有必要本文选用红砂岩风化土作为土样两种不同的土工合成材料作为筋材制备三轴试件分别进行固结排水和不固结不

4、排水条件下的三轴剪切试验以研究加筋对黏性土体强度和应力应变关系的影响以及不同排水条件下加筋黏性土体的特性试验方法试验材料试验土样选用红砂岩风化土按公路土工试验规程在工程现场采集土样测定其收稿日期基金项目湖南省建设厅资助项目作者简介魏红卫男河南汝州人博士副教授主要从事土的力学性质研究物理性质指标如表和表根据文献从分类特征看红砂岩风化土土质介于粉性黏土与粉土之间年在湖南两条高速公路的加筋路堤边坡中曾采用红砂岩风化土回填工程实践证明其作为加筋土的回填材料能够满足工程要求该类土在南方地区分布很广以其替代价格昂贵的粒状土作为加筋土的回填材料具有工程实际意义表红砂岩风化土的颗粒组成粒径?颗粒组成表红砂岩风

5、化土的物理性质指标含水率密度液限塑限压缩系数压缩模量渗透系数土粒重度孔隙比塑性指数??????由于土工格栅网眼较大用于试件加筋难以反映其在实际工程中的工作状态加之试验过程中土工格栅很容易刺破试件密封橡皮膜其加筋试件强度变形以及孔隙水压力的测试结果可靠性较差因此本文试验中主要选用较柔性的有纺土工织物作为加筋材料为了研究不同筋材拉伸模量的加筋效果同时还选用了拉伸模量较低的无纺土工布加筋进行比较两种筋材的力学性质通过试验测定结果见表土工织物和土工布的渗透系数分别为和?表加筋材料的拉伸试验结果抗拉强度延伸率延伸率拉力延伸率拉力拉伸模量厚度?????????纵向横向纵向横向纵向横向纵向横向纵向横向有纺土

6、工织物无纺土工布试件制备三轴试件直径高将土工织物与土工布剪成直径的圆形在土工织物与土工布表面洒细砂并轻轻振动使部分细砂融入织物纤维中放置筋材的土层适当刮毛以增大筋材和土体间摩擦咬合作用单层加筋试件筋材居中横向平铺多层加筋试件筋材间距均匀不同压实度试件的制备采用改变捶击数而不改变击实功的做法统一击实在最佳含水率的条件下分层击实控制击实数分别制备压实度和的固结排水试件控制含水率分别为干密度为?制备饱和度分别为和的不排水试件每一饱和度的试件同时制备个平行测定采用平均值整理资料同时为了保持试件含水率稳定均匀每组试件制备完成后用橡皮膜封闭后放入养护缸中养护进行试验不同饱和度试件的制备严格按公路土工试验规

7、程进行试验要点试验采用南京电力自动化设备厂生产的应变控制式三轴仪为确定完整的强度包络线试验围压分别选取和以的峰值为破坏点无峰值时取轴向应变时的主应力差确定破坏点绘制轴向应变与主应力差关系曲线固结排水试验的要点为固结排水试验中应变速率控制在?已有的试验表明采用这样的剪切速率粉质黏土中可能仍有微量的孔隙压力存在包括孔隙气压力和孔隙水压力但对强度影响不大由于非饱和土的孔隙水处于受拉状态试样置于透水石上时