昔格达土加竹筋及石灰的三轴试验对比分析★

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.