纖維砂力學(xué)特性試驗(yàn)研究.pdf

1、在公路、鐵路路基建設(shè)工程中，經(jīng)常遇到軟土路基。土工布和土工格柵常用于軟土路基加固以提高其承載力。然而由于面狀筋材與土之間存在軟弱面，導(dǎo)致行車道在交通荷載作用下極易出現(xiàn)較大不均勻沉降。土工纖維具有抗拉強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，按一定比例均勻加到土中，可有效提高土體的強(qiáng)度。關(guān)于纖維土的力學(xué)特性研究已開展多年，但目前尚缺乏系統(tǒng)性，特別是其動(dòng)力學(xué)性質(zhì)研究相對(duì)較少。本文針對(duì)纖維砂的靜動(dòng)力學(xué)特性展開研究，主要研究工作如下：
　　1，纖維砂靜力學(xué)

2、試驗(yàn)與理論分析。通過大量 CD試驗(yàn)，系統(tǒng)地研究了纖維摻量、纖維長(zhǎng)度、密實(shí)度、圍壓等因素對(duì)纖維砂強(qiáng)度特性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，纖維砂強(qiáng)度隨纖維含量、纖維長(zhǎng)度、密實(shí)度、圍壓增加而增大；在試驗(yàn)軸向荷載范圍內(nèi)，纖維砂的應(yīng)力-應(yīng)變曲線始終呈硬化趨勢(shì)；在特定的密實(shí)度和圍壓下，纖維砂抗剪強(qiáng)度增量與纖維含量、纖維長(zhǎng)度具有良好的線性關(guān)系；由計(jì)算結(jié)果可知，纖維砂不僅具有摩擦強(qiáng)度，同時(shí)存在較大的黏聚強(qiáng)度。通過試驗(yàn)所得強(qiáng)度數(shù)據(jù)與Zornberg與Michalo

3、wski兩個(gè)纖維砂的強(qiáng)度理論模型預(yù)測(cè)結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)Zornberg模型的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值偏差較大。當(dāng)纖維含量較低時(shí)，Michalowski模型預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合較好。理論模型假設(shè)纖維砂的黏聚強(qiáng)度為零，而試驗(yàn)結(jié)果顯示纖維砂具有明顯的粘聚強(qiáng)度，在纖維砂剪切過程中纖維拉伸、纖維與砂間相互作用具有顯著的強(qiáng)化效果，極大地提高了纖維砂的粘聚強(qiáng)度。
　　2，纖維砂動(dòng)力學(xué)特性試驗(yàn)研究。采用動(dòng)三軸試驗(yàn)對(duì)纖維砂的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究。動(dòng)荷載波形為正弦波

4、，頻率為0.1Hz。在特定密實(shí)度（Dr=0.5）與圍壓（σ3=100kPa）下，改變纖維含量（ξ=0.2%，0.4%）、纖維長(zhǎng)度（lf=7,13mm）、循環(huán)應(yīng)力比（γc=0.22,0.24,0.26）等條件下，初步研究了纖維砂的動(dòng)力響應(yīng)特性。結(jié)果表明，纖維對(duì)砂的動(dòng)力學(xué)特性具有顯著影響。在纖維長(zhǎng)度相同下，當(dāng)纖維含量多時(shí)，超孔壓積累速率緩慢，達(dá)到液化時(shí)的振次增加，動(dòng)強(qiáng)度顯著提高，GN/Gmax隨振次衰減緩慢；在纖維含量相同下，纖維長(zhǎng)度變化對(duì)