喷射秸秆加筋黄土强度及稳定性研究

作     者：赵翊豪 

作者单位：西安建筑科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王铁行;金鑫

授予年度：2023年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：秸秆纤维 喷射秸秆加筋黄土 强度 崩解 抗裂 

摘      要：现有纤维加筋技术应用于坡面防护、异形孔洞填充、生土墙面防护等工况时,存在施工效率低,施工难度大的缺陷。喷射纤维加筋技术具有施工效率高、连续施工作业及输送距离较远等优点,是一种绿色环保且经济的加固技术。但针对喷射纤维加筋黄土强度和稳定性问题目前还缺乏研究工作,给工程应用造成困扰。为此,本文基于变废为宝的理念,纤维选用黄土地区常见的小麦秸秆,针对喷射秸秆加筋黄土的强度和稳定性问题开展了研究工作。具体取得了如下成果:(1)考虑到利用高压空气设备在加筋土方面应用较少,且制样难度高的特点,首先对喷射秸秆加筋黄土的制样方案开展研究工作,经过多次试验完成了喷射秸秆加筋黄土材料初始含水率优选、模具规格优选、纤维材料长度确定等工作,确定了喷射秸秆加筋黄土的制样流程。(2)试样含水率及纤维掺量均为影响喷射秸秆加筋黄土抗剪强度的关键因素。同一纤维掺量的喷射秸秆加筋黄土,试样含水率越低,其抗剪强度提升幅度越大。同一含水率的喷射秸秆加筋黄土,其抗剪强度随纤维掺量的增加呈现“先升后降的变化规律,破坏形式由应变软化转变为应变硬化。论文从抗剪角度提出了秸秆纤维最优掺量。(3)喷射秸秆加筋黄土的抗崩解性明显高于素土,试样含水率及纤维掺量均为影响其抗崩解性的关键因素。试样含水率较低时,试样崩解速率快,试样能够快速崩解至纤维团聚位置,加快试样崩解,试样的崩解余量随纤维掺量的增加呈现“先增加后降低的变化规律;试样含水率较高时,试样崩解速率慢,纤维团体能锁住更多水分,形成阻水屏障,进一步延缓试样的崩解,试样还未崩解至纤维团聚体就已经稳定,试样的崩解余量随纤维掺量的增加呈现“先增加后缓和的变化规律。论文从崩解角度提出了不同含水率试样对应的秸秆纤维最优掺量。(4)不同纤维掺量的喷射秸秆加筋黄土干湿循环试验表明:不同纤维掺量的喷射秸秆加筋黄土均能够较好的抑制由于干湿循环引起的裂隙的产生与发展,但其抵抗干湿循环的能力随纤维掺量的增加呈现“先升后降的变化规律;同一干湿循环次数的喷射秸秆加筋黄土,随着纤维掺量的增加,其表面裂隙先由贯穿的主干裂缝转变为随机分布的微小裂缝,再由随机分布的微小裂缝转变为宽度较大的随机裂缝,试样裂隙率随纤维掺量的增加呈现“先降后升的变化规律。论文从抗裂角度提出秸秆纤维最优掺量。研究成果能够对加筋土的相关理论进行补充,有助于优化加筋土性能,拓展纤维加筋土在坡面防护、绿色建筑等方面的应用,对于喷射秸秆加筋黄土工程的推广、设计及施工方法的科学选取具有重要意义。