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土壤稳定剂-聚丙烯纤维复合改良膨胀土的试验研究

王艳芳 刘传新 梁波 徐永福 孙大伟

王艳芳,刘传新,梁波,等. 土壤稳定剂-聚丙烯纤维复合改良膨胀土的试验研究[J]. 水利水运工程学报. doi:  10.12170/20220221001
引用本文: 王艳芳,刘传新,梁波,等. 土壤稳定剂-聚丙烯纤维复合改良膨胀土的试验研究[J]. 水利水运工程学报. doi:  10.12170/20220221001
(WANG Yanfang, LIU Chuanxin, LIANG Bo, et al. Experimental study on improving expansive soil with soil stabilizer-polypropylene fiber composite[J]. Hydro-Science and Engineering(in Chinese)) doi:  10.12170/20220221001
Citation: (WANG Yanfang, LIU Chuanxin, LIANG Bo, et al. Experimental study on improving expansive soil with soil stabilizer-polypropylene fiber composite[J]. Hydro-Science and Engineering(in Chinese)) doi:  10.12170/20220221001

土壤稳定剂-聚丙烯纤维复合改良膨胀土的试验研究

doi: 10.12170/20220221001
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2019YFC1509800);国家自然科学基金青年科学基金项目(51908278);江苏省高校自然科学基金面上项目(19KJD410002);金陵科技学院高层次人才科研启动项目(jit-b-202017)
详细信息
    作者简介:

    王艳芳(1983—),女,湖北荆州人,副教授,博士,主要从事岩土工程教学及基础理论方面的研究工作。E-mail:wyf_02@163.com

  • 中图分类号: TU411

Experimental study on improving expansive soil with soil stabilizer-polypropylene fiber composite

  • 摘要: 针对常规单一方法改性膨胀土效果不佳的问题,利用土壤稳定剂及聚丙烯纤维复合改良膨胀土物理力学特性,抑制内部裂隙扩展。基于自由膨胀率、水稳试验、无侧限抗压强度试验获得单掺土壤稳定剂的最优稀释比及单掺聚丙烯纤维的最佳纤维掺量。同时在干湿循环条件下,基于宏观力学强度试验及细观裂隙、微观孔隙观察,分析土壤稳定剂-聚丙烯纤维复合改良膨胀土的效果。研究表明:土壤稳定剂可有效降低膨胀土的自由膨胀,增强膨胀土的水稳性,改性膨胀土的最优稀释比(体积比)为1∶150;聚丙烯纤维的加筋作用能有效提高膨胀土的无侧限抗压强度,且最佳纤维掺量为0.2%(质量比);聚丙烯纤维与土壤稳定剂共同发挥作用,能有效提高复合改良后膨胀土的无侧限抗压强度,且强度衰减速率得到抑制,膨胀土细、微观裂隙扩展速率得到有效控制。本研究可为土壤稳定剂及聚丙烯纤维复合改良膨胀土的工程应用提供参考。
  • 图  1  干湿循环流程示意

    Figure  1.  Schematic diagram of dry and wet cycle process

    图  2  试验装置

    Figure  2.  Test apparatus

    图  3  试样自由膨胀率柱状图

    Figure  3.  Histogram of free expansion rate

    图  4  土壤稳定剂改良膨胀土的水稳性试验结果

    Figure  4.  Experimental results on the water stability of swelling soils improved by soil stabilizers

    图  5  纤维改良膨胀土应力-应变关系曲线

    Figure  5.  Stress-strain relationship curve of fiber modified expansive soil

    图  6  不同干湿循环次数下试样应力-应变关系曲线

    Figure  6.  Stress-strain relationship curves of specimens under different wet-dry cycles conditions

    图  7  不同干湿循环次数下土样裂隙演化规律(裂隙数码照片)

    Figure  7.  Development law of sample cracks under different wet-dry cycles conditions(digital photos of fissures)

    图  8  不同干湿循环次数下土样裂隙演化规律(二值处理图片)

    Figure  8.  Development law of sample cracks under different wet-dry cycles conditions(two-value processing images)

    图  9  平均裂隙率及平均隙宽随干湿循环次数的变化曲线

    Figure  9.  The curves of average fracture rate and average fracture width with the number of wet-dry cycles

    图  10  素膨胀土孔隙结构随干湿循环次数的演化特征

    Figure  10.  Evolutionary characteristics of the pore structure of vegetated expansive soils with the number of wet-dry cycles

    图  11  复合土孔隙结构随干湿循环次数的演化特征

    Figure  11.  Evolutionary characteristics of the pore structure of composite soils with the number of wet-dry cycles

    图  12  复合土中纤维的分布形态

    Figure  12.  Distribution pattern of fibers in composite soils

    表  1  试验场地膨胀土基本性质指标

    Table  1.   Basic test index value of the foundation soil of the test site

    天然含水率/%天然密度/(g·cm−3)土粒比重液限/%塑限/%塑性指数自由膨胀率/%黏聚力/kPa内摩擦角/°
    20.21.882.7242.021.820.260.04535.0
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    表  2  聚丙烯纤维的物理力学参数

    Table  2.   Physical and mechanical parameters of polypropylene fibers

    类型密度/(g·cm−3)直径/mm纤维长度/mm抗拉强度/MPa弹性模量/MPa熔点/℃燃点/℃分散性
    束状单丝0.910.0489>400>3 500160580极好
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2022-02-21

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