昔格达土加竹筋及石灰的三轴试验对比分析★

2015-11-18 13:00阮小龙
山西建筑 2015年3期
关键词:格达粘聚力灰土

阮小龙

(攀枝花学院土木与建筑工程学院,四川 攀枝花 617000)

1 三轴试验方案

不同灰土配合比的三轴试验研究等[1,2]发现,在昔格达土中添加石灰的最佳灰土比是3∶7[3]。攀西地区盛产凤尾竹,最大抗拉强度可达274.5 MPa,本文选其作为加筋材料。竹筋试验宽度及厚度分别为2.8 mm,0.6 mm,加筋水平截面横向、纵向试验间距均为约167 mm,竖向间距为278 mm。加筋层数分别不加筋和加筋3 层,长度采用为39 mm,加筋材料水平方向、纵向布置方式见图1(粗线表示筋材)。

图1 布筋方式图

试样直径为39.1 mm,高度为80 mm,分别用制备好的重塑土、3∶7 灰土的最优含水率配制土料,放入塑料袋搁置12 h,制样并在不变含水率条件下养护1 周。将制备好的重塑土与重塑加筋土、3∶7 灰土与3∶7 灰土加筋试样分别在围压100 kPa,200 kPa,300 kPa 的作用下,剪切速率设为10 mm/min,进行不固结不排水剪切(UU)试验,试验剪切破坏土样如图2~图5 所示。

图2 重塑土破坏图

图3 重塑加筋土试样破坏图

图4 3∶7 灰土破坏图

图5 3∶7 灰土加筋试样破坏图

2 试样破坏对比及数据分析

2.1 试样破坏现象对比分析

从图2 可见重塑昔格达土破坏试样无剪切破坏面,两侧向外曲线形鼓出,属于塑性破坏,在轴向压力的作用下达到最大变形量而被压缩破坏。

从图3 可以看出加筋重塑土破坏试样无剪切破坏面,两侧向外曲线形鼓出,也属于塑性破坏。而与重塑土不同的是变形呈连续曲线状,这是因为在加筋位置的筋土摩擦作用限制了土体的变形,在加筋位置摩阻力最大,故在加筋位置土体变形最小;离加筋位置越远,筋材对土体的变形限制缓慢减小,在两层加筋位置的中间部位变形更大。

从图4 可见在昔格达土添加石灰后,3∶7 灰土破坏试样可清晰地看到剪切破坏面,试样略微呈现塑性破坏,基本上属于剪切破坏,侧向变形明显减小。这说明在昔格达土中添加石灰增强了土抵抗变形的能力。

从图5 可见3∶7 灰土加筋试样与3∶7 灰土未加筋破坏试样不同,但与重塑土加筋破坏试样类似,两侧呈连续曲线状鼓出,观察不到剪切破坏面,属于塑性破坏。

2.2 抗剪强度对比分析

以剪应力i 为纵坐标,法向应力σ 为横坐标,绘制莫尔应力圆如图6~图9 所示。

图6 养护7 d重塑土莫尔应力圆

图7 养护7 d 重塑加筋土试样莫尔应力圆

图8 养护7 d 3∶7 灰土莫尔应力圆

图9 养护7 d 3∶7灰土加筋土试样莫尔应力圆

重塑土、重塑加筋土试样、3∶7 灰土试样、3∶7 灰土加筋土试样的三轴试验的抗剪强度指标统计见表1。

表1 各试样的抗剪强度指标

从表1 重塑加筋土试样与重塑土试样比较,内摩擦角基本没有变化,而粘聚力明显增大,从71.23 kPa 增加到250.59 kPa,提升约2.5 倍。3∶7 灰土未加筋试样与重塑土未加筋试样对比,内摩擦角提高了约1.4 倍,但粘聚力从71.23 kPa 增加到266.46 kPa,提升约3.7 倍。3∶7 灰土未加筋试样与重塑加筋土试样对比,内摩擦角提高了约1.4 倍,但粘聚力基本没有改变。3∶7 灰土加筋土试样与3∶7 灰土未加筋试样对比,内摩擦角基本没有变化,但粘聚力从266.46 kPa 增加到325.61 kPa,提升了约1.2 倍。

3 结语

1)从试验破坏现象看,重塑加筋土破坏试样与重塑土一样,观察不到剪切破坏面,都为两侧向外曲线形鼓出,属于塑性破坏。但是,重塑土加筋后,由于加筋材料在加筋位置的摩擦作用限制了土体的变形,在加筋位置处土体变形有所减小,在两加筋层的中间部位变形最大,故两侧呈连续曲线状鼓出。3∶7 灰土破坏试样,可清晰地看到剪切破坏面,试样略微呈现塑性破坏,基本上属于剪切破坏,侧向变形也明显减小。3∶7 灰土加筋试样与重塑土加筋破坏试样类似,产生塑性破坏,两侧连续曲线状鼓出,观察不到剪切破坏面,也是塑性破坏。

2)从抗剪强度对比可以得出,重塑加筋土试样与重塑土试样比较,内摩擦角基本没有变化,而粘聚力明显增大,从71.23 kPa增加到250.59 kPa,提升约2.5 倍。3∶7 灰土未加筋试样与重塑土未加筋试样对比,内摩擦角提高了约1.4 倍,但粘聚力从71.23 kPa增加到266.46 kPa,提升约3.7 倍。3∶7 灰土未加筋试样与重塑加筋土试样对比,内摩擦角提高了约1.4 倍,但粘聚力基本没有改变。3∶7 灰土加筋土试样与3∶7 灰土未加筋试样对比,内摩擦角基本没有变化,但粘聚力从266.46 kPa 增加到325.61 kPa,提升了约1.2 倍。最后得出结论,在昔格达土中加筋后,试样的内摩擦角基本不变,而粘聚力会有明显的提升;而添加石灰后,试样的内摩擦角和粘聚力都会有明显的提升。

[1]阮小龙.高填方边坡昔格达土改性及加筋机理研究[D].成都:西华大学,2013.

[2]阮小龙,黄双华,罗 强.不同石灰配合比对昔格达土性能的影响试验研究[J].西华大学学报(自然科学版),2014(1) :99-103.

[3]张世贤,黄双华.昔格达土加筋三七灰土物理力学性质试验研究[J].铁道建筑,2012(4) :105-108.

[4]朱安龙,陈 群,何昌荣,等.加筋昔格达土三轴试验研究[J].四川水力发电,2004,23(4) :82-84,99.

[5]吕 韬,张宏胜.高填方加筋边坡中竹筋的应用初探[J].山西建筑,2007,33(20) :81-83.

[6]吕 韬.高填方土质边坡中竹筋的应用研究与实践[D].重庆:重庆大学,2007.

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