麦秸秆加筋土强度特性试验研究

摘要

土体强度特性一直是岩土工程界研究的热点之一，随之发展起来的各种补强加固技术也得到了广泛应用。其中，加筋技术不乏为一种有效的土体改良技术。加筋不仅能有效提高土体的强度，并且可以降低膨胀土的胀缩性和裂隙发育程度，增加土体的破坏韧性和渗透性，在工程实践中被广泛应用。近年来，由于自然筋材具有绿色环保，经济效益良好等特点的得到了许多学者和研究人员的关注。作为自然筋材的麦秸秆，其表面特征和力学特性与土工织物等柔性材料或锚杆、土钉一类的刚性材料不同，同时强度增长规律与加筋作用方式也同其他筋材也有所区别。本文通过一系列的土工试验，包括击实、界限含水率、大型直剪、三轴压缩及无侧限抗压等室内试验分析了不同加筋条件下的麦秸秆加筋土的破坏变形方式，力学和强度特征。
　　本研究主要内容包括：⑴三轴压缩试验中，素土试样出现明显的剪切破坏，而麦秆加筋土只发生中部鼓胀变形，说明筋材对土变形具备了约束作用。土体应力差值随着围压的增加而增大，应力应变曲线呈现硬化特征，应力最大值出现在加筋率0.2％，筋材长度10mm处。在不同围压下，各条件下的麦秆加筋土的加筋效果强度系数值Rσ都比1大，说明利用麦秸秆加筋可以使土体的强度增强，同时围压较低时加筋效果更明显。⑵大型直接剪切试验结果表明，随着法向应力的增加，加筋土剪应力峰值也随之增大。同时，在较低的法向应力下，加筋率0.3%的试样剪切应力值较大，约为素土的1.5倍，而在较高的法向应力下，加筋率0.2%的剪切应力值最高，约为素土的1.14倍。通过绘制抗剪强度与垂直压力关系图，发现试样的抗剪强度有所增强。加筋对于土体的粘聚力有明显的提高，但对于内摩擦角的变化影响不大，并呈现出一定的负相关性。⑶结合无侧限抗压试验，发现加筋土出现裂纹的时间与素土接近，轴向位移较大时加筋抵抗变形的特点才能逐渐发挥，筋材的作用使裂缝形成贯通面的趋势减缓。抗压强度与轴向应变关系总体呈应力曲线软化型。同三轴压缩和大型直接剪切试验结果一致，加筋未改变土样的初始刚度，只有加筋土产生一定的轴向应变后加筋效果才开始显露。试验结果表明加筋率0.3％筋材长度15mm的试样抗压应力值最大，约为素土的2.1倍。⑷通过Matlab在三维坐标轴绘制加筋土强度与加筋条件之间的关系，发现麦秆对土体起到了很好的补强作用，随着筋材长度和加筋率的增加，加筋土强度呈现先增大后减小的趋势。运用SPSS软件进行多因素方差分析，加筋率较筋材的长度更能影响土体的强度大小。考虑到土体的力学性质与强度特性，确定出麦秆加筋土的最优加筋配比为加筋率0.2％~0.3％，最优筋材长度为10~15mm。本文着重研究了麦秆加筋土中筋材长度、加筋率等对加筋土体变形特性、力学参数及强度特性的影响，分析影响因子最终找出最佳配合比。深入开展麦秸秆加筋土的理论及技术研究，对加筋土理论的完善具有重要的理论科学意义，且对公路工程建设、填方工程等工程建设具有实际的应用价值。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题的研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要研究内容及方法

第二章 纤维加筋土作用的基本原理

2.1 引言

2.2 纤维加筋土作用的基本原理

2.3 本章小结

第三章 麦秸秆加筋土强度试验研究

3.1引言

3.2 土体的界限含水率试验和击实试验

3.3 麦秸秆加筋土的三轴压缩试验

3.4麦秸秆加筋土的大型直接剪切试验

3.5 麦秸秆加筋土的无侧限抗压强度试验

3.6本章小结

第四章 麦秸秆加筋土强度的影响因素分析

4.1 引言

4.2 加筋土强度影响因素分析

4.3 影响因子方差分析

4.4 麦秸秆加筋土最优配合比

4.5 本章小结

结论

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢