昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法，特別是一種用于土木工程領(lǐng)域的昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于昔格達(dá)地層形成時代較新，先期固結(jié)壓力較小，沒有完成沉積成巖作用，是一種弱膠結(jié)半成巖地層，因而表現(xiàn)出似土非土，似巖非巖的物理力學(xué)特征。統(tǒng)計已建工程中昔格達(dá)土的參數(shù)值表明:昔格達(dá)地層為接近土體特性的極軟巖，天然干密度低，孔隙比高，土體結(jié)構(gòu)疏松，強度低。由于含有大量以伊利石為主的粘土礦物，對水具有較高的敏感性。吸水膨脹，失水干裂，在浸水、失水的反復(fù)作用下，抗剪強度越來越低。在富水性強的滑動面，抗剪強度指標(biāo)值可降至1.18kPa, C值降到4.22kPa。完整的“昔層”力學(xué)強度較高，但當(dāng)巖體整體結(jié)構(gòu)遭到破壞，受水飽和時，力學(xué)強度顯著降低，一般約降低1/3至1/2[3]。正是這些獨特的物理力學(xué)特征導(dǎo)致了昔格達(dá)土具有強度低、性質(zhì)不穩(wěn)定、易滑等工程地質(zhì)特征。所以改良這種土質(zhì)，提高它的抗剪能力具有很高的實際價值。而改良昔格達(dá)土，提高它的抗剪能力的較好方式是加筋。理論知識。所謂纖維土是在砂或土體中摻入連續(xù)不斷的纖維，以達(dá)到加固土體的一種方法。纖維土具有非剛性，而不具有脆性但有一定強度，故適于解決土木工程中出現(xiàn)的土體變形問題。同時，在道路工程中，該技術(shù)可用于高速公路路堤、處理軟基、擋土墻等常見問題。目前，現(xiàn)有技術(shù)中還未將亞麻纖維直接應(yīng)用于土體中。并且，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有一種可以準(zhǔn)確有效地對昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能進行分析的昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以準(zhǔn)確有效的對昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能進行分析的昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法，包括以下幾個步驟:
[0005]A、將亞麻纖維摻入惜格達(dá)土中，制作成試樣；
[0006]B、將制作好的試樣放入養(yǎng)護箱中進行養(yǎng)護；
[0007]C、養(yǎng)護結(jié)束后將試樣從養(yǎng)護箱中取出；
[0008]D、將試樣放置到應(yīng)力應(yīng)變控制式三軸剪切滲透實驗儀中進行實驗，測得試樣的徑向應(yīng)變、體應(yīng)變、主應(yīng)力差、軸向位移、孔壓。
[0009]進一步的是，B步驟中試樣的養(yǎng)護時間為7天。
[0010]進一步的是，在D步驟進行前將試樣的含水率調(diào)節(jié)到20.6%至20.8%之間。
[0011]進一步的是，采用抽氣飽和的方法調(diào)整試樣的含水率。
[0012]進一步的是，所述A步驟中試樣的直徑范圍為39.05mm至39.15mm。
[0013]進一步的是，所述A步驟中試樣的高度范圍為39.05mm至39.15mm。
[0014]進一步的是，在所述A步驟中制作六組試樣，每組試樣的纖維含量分別為的0、
0.5%、1.0%Λ.5%、2%、3%ο
[0015]進一步的是，在步驟中D中對每組試樣的分別加載100kpa、200kpa、300kpa三種圍壓進行測試。
[0016]進一步的是，在D步驟中應(yīng)變速率控制為lmm/min。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:將制作好的試樣放入養(yǎng)護箱中進行養(yǎng)護，可以保證試樣滿足試樣條件，從而提高實驗的準(zhǔn)確性。采用7天的養(yǎng)護方法可以使試樣的力學(xué)性能更符合實驗條件。采用抽氣飽和的方法可以快速準(zhǔn)確的調(diào)整試驗的含水率。采用六種纖維含量的試樣，充分考慮了纖維摻加比例對試樣抗剪強度的影響，以便準(zhǔn)確全面地分析纖維摻加比對試樣的影響。通過本實驗可以全面、準(zhǔn)確的分析出昔格達(dá)土摻亞麻纖維的力學(xué)性能。
【附圖說明】
[0018]圖1是10kpa圍壓下的主應(yīng)力差-應(yīng)變曲線；
[0019]圖2是200kpa圍壓下的主應(yīng)力差-應(yīng)變曲線；
[0020]圖3是300kpa圍壓下的主應(yīng)力差-應(yīng)變曲線；
[0021]圖4是纖維含量為O %的纖維土摩爾應(yīng)力圓圖；
[0022]圖5是纖維含量為0.5%的纖維土摩爾應(yīng)力圓圖；
[0023]圖6是纖維含量為I %的纖維土摩爾應(yīng)力圓圖；
[0024]圖7是纖維含量為1.5%的纖維土摩爾應(yīng)力圓圖；
[0025]圖8是纖維含量為2%的纖維土摩爾應(yīng)力圓圖；
[0026]圖9是纖維含量為3%的纖維土摩爾應(yīng)力圓圖；
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明的昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法，包括以下幾個步驟:
[0029]A、將亞麻纖維摻入惜格達(dá)土中，制作成試樣；
[0030]B、將制作好的試樣放入養(yǎng)護箱中進行養(yǎng)護；
[0031]C、養(yǎng)護結(jié)束后將試樣從養(yǎng)護箱中取出；
[0032]D、將試樣放置到應(yīng)力應(yīng)變控制式三軸剪切滲透實驗儀中進行實驗，測得試樣的徑向應(yīng)變、體應(yīng)變、主應(yīng)力差、軸向位移、孔壓；將制作好的試樣放入養(yǎng)護箱中進行養(yǎng)護，可以保證試樣滿足試樣條件，從而提高實驗的準(zhǔn)確性。
[0033]B步驟中試樣的養(yǎng)護時間為7天。采用7天的養(yǎng)護方法可以使試樣的力學(xué)性能更符合實驗條件。
[0034]在D步驟進行前將試樣的含水率調(diào)節(jié)到20.6%至20.8%之間。通過調(diào)整試樣的含水率使其達(dá)到試驗所需的最優(yōu)含水率，以保證實驗的準(zhǔn)確性。
[0035]采用抽氣飽和的方法調(diào)整試樣的含水率。采用抽氣飽和的方法可以快速準(zhǔn)確的調(diào)整試驗的含水率。
[0036]所述A步驟中試樣的直徑范圍為39.05mm至39.15mm。
[0037]所述A步驟中試樣的高度范圍為39.05mm至39.15mm。
[0038]在所述A步驟中制作六組試樣，每組試樣的纖維含量分別為的0、0.5%、1.0%、1.5%、2%、3%。采用前述六種纖維含量的試樣，充分考慮了纖維摻加比例對試樣抗剪強度的影響，以便準(zhǔn)確全面地分析纖維摻加比對試樣的影響。
[0039]在步驟中D中對每組試樣的分別加載100kpa、200kpa、300kpa三種圍壓進行測試。為取得完整的強度包絡(luò)線，每種試樣取100kpa、200kpa、300kpa共3種圍壓。
[0040]在D步驟中應(yīng)變速率控制為lmm/min。，破壞點所有試樣均剪至破壞或達(dá)到一定的軸向應(yīng)變(15%，12mm)后停止。
[0041]具體實施例:
[0042]試驗采用南京土壤儀器廠有限公司公路儀器分公司生產(chǎn)的SLB-1A型應(yīng)力應(yīng)變控制式三軸剪切滲透試驗儀。三軸試驗試樣的直徑為39.1mm，試樣的高度為80mm。
[0043]如圖1、圖2、圖3所示的不同亞麻纖維摻量試樣的應(yīng)力——應(yīng)變曲線，以圖3圍壓σ 3 = 10kpa為代表分析可知:在彈性應(yīng)變?yōu)?%左右時，昔格達(dá)素土的應(yīng)力增長速度最快；纖維摻量為3%時曲線增長較平穩(wěn)；但是，纖維摻量為0.5%時曲線增長較快，摻量為2%時曲線增長最慢。素土的應(yīng)力一一應(yīng)變曲線整體呈凸形狀，當(dāng)加入亞麻纖維后，呈凹凸相交的形狀，隨著摻亞麻纖維量的增加，應(yīng)力一一應(yīng)變關(guān)系圖由凸起逐漸變?yōu)榘夹巍＿@種現(xiàn)象說明亞麻纖維土的彈塑性變形能力增加。
[0044]綜合分析當(dāng)土體應(yīng)變較小時，亞麻纖維加筋土為彈性變形，纖維土在受力初期纖維沒有發(fā)揮作用，相反的增大的土體間的距離，所以曲線較平緩。隨著應(yīng)變的增大，土體間的距離不斷減小，最終纖維與土合為一體共同承受壓力，亞麻纖維加筋土加筋作用得到發(fā)揮，所以曲線較越來越陡峭。軸向應(yīng)變達(dá)到5%左右，進入塑性變形階段，應(yīng)力一一應(yīng)變曲線已趨于穩(wěn)定。但加筋作用還在繼續(xù)發(fā)揮。
[0045]纖維摻量對纖維土 C值和Φ值的影響
[0046]據(jù)莫爾-庫侖強度理論:當(dāng)土體中某點任一平面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強度時，將該點即瀕于破壞的臨界狀態(tài)稱為“極限平衡狀態(tài)”，得出亞麻纖維昔格達(dá)土的莫爾圓和強度包絡(luò)曲線。圖4、圖5、圖6圖7、圖8和圖9反映了亞麻纖維摻量對昔格達(dá)土強度的影響。不難看出:與素土相比，纖維的摻入對土體的內(nèi)摩擦角和黏聚力均有影響，且隨纖維含量的增加，土體黏聚力的增長趨勢更加明顯。
[0047]綜合分析結(jié)論:
[0048]根據(jù)本申請的實驗方法得出以下結(jié)論
[0049]一、亞麻纖維昔格達(dá)土的應(yīng)力一一應(yīng)變關(guān)系近似呈雙曲線。同一加筋工況下，纖維土的強度隨圍壓的增大而增大。符合一般土的規(guī)律。
[0050]二、麻刀纖維昔格達(dá)土中，影響纖維土抗剪強度的主要因素是粘聚力C，內(nèi)摩擦角φ對其影響不大。
[0051]三、在圍壓相同而纖維摻量不同情況下，隨著纖維摻加量的增加，亞麻纖維加筋土抗剪強度提高幅度變大，但抗剪強度增加幅度與摻加纖維量之間呈非線性關(guān)系。
[0052]四、亞麻纖維能增加土的彈塑性變形能力。
[0053]五、當(dāng)土體處于彈性變形階段時，昔格達(dá)素土的應(yīng)力增長較快，臨近破壞狀態(tài)時，纖維土比素土能承受更大的壓力。
【主權(quán)項】
1.昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法，其特征在于:包括以下幾個步驟: A、將亞麻纖維摻入惜格達(dá)土中，制作成試樣； B、將制作好的試樣放入養(yǎng)護箱中進行養(yǎng)護； C、養(yǎng)護結(jié)束后將試樣從養(yǎng)護箱中取出； D、將試樣放置到應(yīng)力應(yīng)變控制式三軸剪切滲透實驗儀中進行實驗，測得試樣的徑向應(yīng)變、體應(yīng)變、主應(yīng)力差、軸向位移、孔壓。2.如權(quán)利要求1所述的昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法，其特征在于步驟中試樣的養(yǎng)護時間為7天。3.如權(quán)利要求1所述的昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法，其特征在于:在D步驟進行前將試樣的含水率調(diào)節(jié)到20.6%至20.8%之間。4.如權(quán)利要求3所述的昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法，其特征在于:采用抽氣飽和的方法調(diào)整試樣的含水率。5.如權(quán)利要求1所述的昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法，其特征在于:所述A步驟中試樣的直徑范圍為39.05mm至39.15mm。6.如權(quán)利要求1所述的昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法，其特征在于:所述A步驟中試樣的高度范圍為39.05mm至39.15mm。7.如權(quán)利要求1所述的昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法，其特征在于:在所述A步驟中制作六組試樣，每組試樣的纖維含量分別為的0、0.5%、1.0%、1.5%、2%、3%。8.如權(quán)利要求7所述的昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法，其特征在于:在步驟中D中對每組試樣的分別加載100kpa、200kpa、300kpa三種圍壓進行測試。9.如權(quán)利要求1所述的昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法，其特征在于:在D步驟中應(yīng)變速率控制為lmm/min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法，特別是一種用于土木工程領(lǐng)域的昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法。本發(fā)明提供一種可以準(zhǔn)確有效的對昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能進行分析的昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法，昔格達(dá)土摻亞麻纖維力學(xué)性能實驗方法，包括以下幾個步驟：A、亞麻纖維摻入惜格達(dá)土中，制作成試樣；B、將試樣放入養(yǎng)護箱中；C、將試樣從養(yǎng)護箱中取出；D、將試樣放置到實驗儀中進行實驗。采用六種纖維含量的試樣，充分考慮了纖維摻加比例對試樣抗剪強度的影響，以便準(zhǔn)確全面地分析纖維摻加比對試樣的影響。通過本實驗可以全面、準(zhǔn)確的分析出昔格達(dá)土摻亞麻纖維的力學(xué)性能。
【IPC分類】G01N3/00
【公開號】CN104913970
【申請?zhí)枴緾N201510335113
【發(fā)明人】徐曉倩, 汪杰, 陳科材, 黃海波, 謝凡
【申請人】攀枝花學(xué)院
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月16日