纤维加筋土的抗拉特性试验研究

论文摘要

由于土体抗拉强度值比较小,相关研究较少。实际上,在岩土工程领域,土体因为受拉力作用而发生破坏的现象一直都存在,生活中很多的工程问题也都与土体的抗拉强度存在关联,如高压电线塔基周围土体的拉裂隙、土坡滑动前坡顶的张拉缝及地面的不均匀沉降等都是土体拉伸破坏的表现形式。国内外专家学者相继对纤维加筋土的相关特性开展了研究,发现纤维作为一种新型土体改良材料,加入土中能有效改善土的强度和变形特性。纤维加筋土是一种通过给土体加入纤维使纤维与土共同发挥作用的复合土,它在路基改良、边坡支护以及坝体修建等工程中有着巨大的发展潜力,但由于对纤维加筋机理的研究并不完善,纤维土合成材料在实际工程中尚未得到广泛使用和推广。因此,纤维加筋土抗拉特性的研究不仅对完善土体的强度理论有着重要的意义,更是对解决复杂岩土工程问题有着实际应用价值。黄土是以粉土为主,并含一定比例的砂和黏粒的沉积物。黄土普遍具有发育良好的管状孔隙和垂直节理,在西北等地区分布广泛。随着社会的进步和经济建设的发展,黄土的抗压、抗剪、抗拉及变形等特性的研究也逐渐被提上日程,对黄土体的抗拉性能的研究也越来越多。本文主要针对玄武岩纤维加筋黄土的拉伸特性展开试验和讨论,通过单轴拉伸试验研究了长径比、拉伸速率、纤维掺量、纤维长度、含水率及压实度对试样拉伸特性的影响,探究了黄土和玄武岩纤维加筋黄土的拉伸应力-应变关系、强度特性和破坏机理等。研究结果表明:（1）黄土的抗拉强度随试样长径比和拉伸速率的变化而变化,长径比越大,抗拉强度越小;拉伸速率越快,抗拉强度越大,室内试验应选择合适的长径比和拉伸速率。（2）玄武岩纤维加筋黄土的抗拉强度随纤维长度和纤维掺量的增加均呈现先增大后减小的趋势,分别在纤维掺量为0.3%、纤维长度为12mm时达到最大值,此时的抗拉强度比黄土增加了70.5%。（3）黄土与玄武岩纤维加筋黄土的抗拉强度均随含水率的增加而逐渐减小,随压实度的增加而逐渐增加,低含水率和高压实度更有利于土体抗拉能力的发挥。（4）在一定范围内,黄土与玄武岩纤维加筋黄土的应力均随应变增加而增加,但黄土抗拉强度达到峰值后应力急剧减小,应变不再增加,抗拉强度几乎全部丧失,试样发生突然断裂,没有征兆,破坏过程短暂,裂隙发展迅速,表现出突然的脆性破坏;而玄武岩纤维加筋黄土达到峰值强度后,抗拉强度有所降低但仍具有一定承载力,之后应力逐渐减小,应变持续增加,直到抗拉强度几乎全部丧失,表现出缓慢的脆性破坏。纤维的加筋作用使黄土的峰值强度和峰值位移均增大,提高了土体的韧性,并使土体呈现出裂而不断的特性。（5）黄土和玄武岩纤维加筋黄土试样在达到抗拉强度极限值时,拉伸段均未断裂开,表面只出现一些细微的裂纹或是未出现肉眼可见的裂纹,达到抗拉强度极限值后,黄土试样拉伸段裂隙迅速开展成贯通裂缝,试样突然被拉断;玄武岩纤维加筋黄土试样裂隙开展速度延缓,达到开裂荷载后仍能继续承受荷载,裂隙缓慢发展成贯通裂缝,最后呈现出“裂而不断”的状态,断裂面的纤维呈现出被拔出状态。玄武岩纤维加筋黄土试样抗拉强度明显提高,裂纹开展时间显著增长。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究目的及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 土体抗拉特性研究现状
•     1.2.2 纤维加筋土的研究现状
•   1.3 研究内容
•   1.4 技术路线
• 第二章 单轴拉伸试验内容与试样制备
•   2.1 试验材料
•     2.1.1 试验用黄土
•     2.1.2 试验用纤维
•   2.2 试验方案
•     2.2.1 试样长径比、拉伸速率的确定方案
•     2.2.2 黄土的单轴拉伸试验方案
•     2.2.3 纤维加筋黄土的单轴拉伸试验方案
•   2.3 试验设备
•     2.3.1 制样装置
•     2.3.2 拉伸装置
•     2.3.3 数据采集系统
•   2.4 试样制备
•     2.4.1 黄土试样的制备
•     2.4.2 纤维加筋黄土试样的制备
•   2.5 试验方法
•   2.6 本章小结
• 第三章 黄土的单轴拉伸特性
•   3.1 黄土的拉伸应力-应变特性分析
•     3.1.1 不同含水率黄土的应力-应变关系
•     3.1.2 不同压实度黄土的应力-应变关系
•   3.2 黄土的单轴抗拉强度特性
•     3.2.1 长径比、拉伸速率对黄土抗拉强度的影响
•     3.2.2 含水率对黄土抗拉强度的影响
•     3.2.3 压实度对黄土抗拉强度的影响
•   3.3 黄土的破坏形态分析
•   3.4 本章小结
• 第四章 玄武岩纤维加筋黄土的单轴拉伸特性
•   4.1 纤维加筋黄土的拉伸应力-应变特性分析
•     4.1.1 不同纤维掺量加筋黄土应力-应变关系
•     4.1.2 不同纤维长度加筋黄土应力-应变关系
•     4.1.3 不同含水率加筋黄土应力-应变关系
•     4.1.4 不同压实度加筋黄土应力-应变关系
•   4.2 纤维加筋黄土的单轴抗拉强度特性
•     4.2.1 纤维掺量对纤维加筋黄土抗拉强度的影响
•     4.2.2 纤维长度对纤维加筋黄土抗拉强度的影响
•     4.2.3 含水率对纤维加筋黄土抗拉强度的影响
•     4.2.4 压实度对纤维加筋黄土抗拉强度的影响
•   4.3 黄土与纤维加筋黄土的对比分析
•     4.3.1 黄土与纤维加筋黄土的应力-应变关系对比分析
•     4.3.2 黄土与纤维加筋黄土的强度对比分析
•   4.4 纤维加筋黄土的破坏形态分析
•   4.5 本章小结
• 第五章 纤维对土的增强机理分析
•   5.1 纤维与土颗粒间的相互作用
•   5.2 加筋条件对纤维加筋土的增强机理分析
•   5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 尹倩

导师: 骆亚生

关键词: 纤维加筋黄土,含水率,压实度,抗拉强度,应力应变关系

来源: 西北农林科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 西北农林科技大学

基金: 国家自然科学基金(编号:51178392)

分类号: TU43

总页数: 68

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