纤维加筋土技术文献综述-revised - 图文

文献综述

题目：纤维加筋土技术

指 导 教 师 ： 刘志彬

小 组 成 员 ： 靳昕 杨子安 潘楷阳 崔初

阳

1

2015-04-10

2

纤维加筋土技术

摘要：介绍纤维加筋土的定义、作用机理、优点。同时介绍纤维加筋材料的分类以及加筋材料和含水率对纤维加筋土强度的影响 关键词：纤维加筋土 加筋材料 含水率

Technology of fiber reinforced soil

Abstract：This paper briefly introduces the basics of fiber reinforced soil, working mechanism and benefits of fiber reinforced soil. Also introduce the classification of the fiber reinforced materials and the influence of reinforcement materials and moisture content on the fiber reinforced soil strength

Key words： fiber reinforced soil reinforced material water content 1背景

加筋土技术由法国工程师亨利·维达尔在20 世纪60年代初发明, 1964～1965 年在法国比利牛斯山区的普拉聂尔建成第一座加筋土工程, 1966 年获得法国专利, 1979 年加筋土技术传到我国。矿业系统在云南修建了一座高2 m的储煤仓下挡土墙, 这是我国修建的第一座加筋土结构物。1980 年以后, 相继修建了大量加筋土工程, 逐步在公路、水运、铁路、矿山和水利工程中试用,【1】近几年在公路建设和水利、矿山工程建设中的软弱地基处理和挡土结构中应用较多, 取得了巨大的经济和社会效益, 加筋土工程的设计计算理论和施工技术也日臻成熟。 2定义

纤维土加筋是将连续的纤维丝或者有一定长度的短纤维丝采用机械、气压或水压等方式随机地掺入到土中，形成加筋土。由于纤维的作用，使加筋土体形成三维结构，它的整体性将会增强，强度会增大，抗冲性能也会得到加强，此外，由于纤维具有较高的抗拉强度和较大的延伸率，也能使纤维土具有一定的韧性。

关于纤维土的研究和正式的应用，大约始于上世纪七十年代。1 9 6 9年法国工程师H 维达尔( Vidal )发表了关于加筋土原理的文章。他将延伸性小的金属条带埋在土内, 和土构成一种复合材料, 依靠条带与土接触界面上的摩阻力, 限制土体侧向膨胀, 增加土强度, 从而达到提高土体稳定性的目的。这样加筋的

1

土体, 在布置筋条的方向上强度明显增大, 但是在其它方向上没有显著效果, 甚至有所减弱。更清楚的是,此种复合材料将呈各向异性, 因此, 传统的适用于均质土体的土力学设计计算方法在此可能不便采用。【2】

在1973~1976年，法国道桥中心和瑞士Battle学院合作，对短纤维与砂的混合物进行了研究。目前，纤维土技术已应用于多种土木工程中，如挡土结构、路堤、以及路基的稳定结构等。 3 作用机理

纤维的加筋效果主要取决于纤维—土界面的力学作用。为了研究聚丙烯纤维在不同的土介质中筋/土界面间的微观力学作用机理，唐朝生等运用扫描电子显微镜( SEM) 分别分析了纤维在素土、水泥土和石灰土中的表面形态学特征及筋/土界面之间力的产生和传递过程。分析结果显示: 纤维的加筋效果取决于筋/土界面作用强度，筋/土界面之间的力学作用主要两种形式: 即摩擦力和黏结力。界面摩擦力的大小除了与土的颗粒形状以及级配有关外，还取决于界面摩擦系数、界面有效接触面积、土的含水率和正压力大小等因素，而界面黏结力的大小则主要取决于土中黏粒含量和天然胶结物质特性等因素。在纤维加筋素土中，筋/土界面作用力主要来自纤维表面与黏土颗粒的相互作用; 在纤维加筋水泥土中，纤维主要与水泥水化产物发生作用，筋/土界面作用力以黏结力为主; 在纤维加筋石灰土中，纤维表面发生严重的挤压变形，筋/土界面作用力以摩擦力为主。【3】

为了定量获得纤维—土界面的作用力大小，唐朝生等以及Tang 等研发了一套单根纤维拉拔试验装置，分别对不同含水率、干密度和水泥掺量及养护 龄期的单根纤维加筋土试样开展了一系列拉拔试。发现: ( 1) 筋/土界面剪切强度随含水率的增加而减小。这主要是因为试样中的水分对界面作用有一定的润滑作用，会减小筋/土界面的摩擦系数，含水率越高，润滑作用越明显。此外，随着含水率的增加，黏土颗粒的水化程度提高，水化膜变厚，拉拔过程中界面土颗粒重排所需克服的摩擦功也相应减小。( 2) 筋/土界面剪切强度随干密度的增加而增大。这主要是因为干密度越大，压实土样时所需的正压力也越大，则界面上土体颗粒与纤维之间的作用力越强。此外，干密度大的土样孔隙比小，土体颗粒与纤维表面的有效接触面积因此增加，界面作用力也会增大。( 3) 筋/土界面剪

2