关键词:
纤维加筋固化轻质土
冻融循环
动三轴试验
动力特性
摘要:
随着国家经济的发展以及生活水平的提高,对环境的治理以及废弃材料的再利用进一步得到重视。河湖底泥是泥沙、有机质、黏土以及各种矿物、各类营养物质(氮、磷等)不断累积于水体底部形成的。具有含水率高、强度低、成分复杂等不良特点。目前我国疏浚底泥总量较大,常规的填埋、堆放等处理方式对场地造成极大压力,并且疏浚底泥成分复杂,会对环境造成多种有害影响。将其处理成能够被利用的土工材料能大大缓解该类土对环境的压力。纤维加筋固化轻质土是一种人工合成的材料,能作为路基填料、建筑材料被应用于工程上,采用轻质固化技术处理疏浚底泥能变废为宝。本文考虑气候条件,对纤维加筋固化轻质土进行冻融循环试验以模拟温度变化,同时通过对土体施加不同间歇动荷载模拟土体应用于路基时的行车荷载,研究冻融循环与间歇荷载作用下纤维加筋固化轻质土动力特性,具体研究成果如下:(1)以课题组研制出的最佳配比制备纤维加筋固化轻质土,通过控制发泡时长的方法来获取不同密度的土样,通过对不同养护龄期以及不同密度的土样进行无侧限抗压强度试验,发现土样的强度随着养护龄期增长以及密度增大而增大,且在密度小于1.1g/cm后土体强度极速降低,故选用龄期为28天,密度为1.1g/cm的土样进行后续试验。(2)对不同冻融循环次数以及不同冻结温度条件下纤维加筋固化轻质土进行无侧限抗压试验,通过试验结果选定后续试验使用土样的冻融循环次数为0、1、3、5、7、9次。对经历冻融循环作用的纤维加筋固化轻质土进行三轴剪切试验,发现土体应力-应变曲线呈应变软化型,且土体抗剪强度指标与冻融循环次数呈负相关,与冻融循环温度呈正相关,在首次经历冻融试验时降低量最大,在第九次后趋于基本稳定。(3)对冻融循环条件下纤维加筋固化轻质土进行等时间歇动三轴试验,发现随着冻融循环次数的增加以及冻结温度降低,土体的累积塑性应变增大,并且累积塑性应变曲线呈三种形态,分别为稳定型、临界型以及破坏型。稳定型曲线在首次冻融循环试验后土体应变增加量最大,在第九次冻融循环试验后土体应变量趋于稳定。临界型曲线应变量随着冻融循环次数的增加逐渐增加直至破坏。破坏型曲线在破坏时所需要的振次随着冻融循环次数的增加而降低。(4)对冻融循环下纤维加筋固化轻质土进行不同加载形式的间歇动三轴试验,发现交替加载与不同间歇比加载条件下土体累积塑性应变发展规律与等时间歇加载类似,具有稳定型、临界型以及破坏型三种形态。对于交替加载,其累积塑性应变小于动应力幅值为σ时的等时间歇加载累积塑性应变,且随着冻融循环次数的增加,交替加载的最终应变量逐渐接近动应力幅值为σ的等时间歇加载。对于多级加载,土体在每一级加载下累积塑性应变趋势相似,都在较短的振次内迅速增大,随后趋于平稳,在最后一级加载时土体破坏,应变量迅速达到破坏值。在不同间歇比条件下,随着间歇时长的增加,累积塑性应变呈稳定型趋势的土体在更短的振次内达到稳定值,并且间歇阶段对土体变形具有抑制作用,随着间歇比的增大土体最终变形量降低。(5)通过不同形式间歇荷载作用下纤维加筋固化轻质土的累积塑性应变规律,建立了等时间歇加载、交替间歇加载以及多级间歇加载下纤维加筋固化轻质土累积塑性应变预测模型,对其进行分析,探究不同加载形式对预测模型的影响,并对模型进行验证,为工程实际提供一定的理论依据。