鮮麗菊

(新疆交通建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，烏魯木齊　830000)

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雙聚材料固化機(jī)理研究

鮮麗菊

(新疆交通建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，烏魯木齊830000)

摘要：研究了應(yīng)用于新疆交通建設(shè)集團(tuán)吉木乃-吉木乃口岸公路改建項(xiàng)目邊坡加固工程中的雙聚材料的固化機(jī)理。研究結(jié)果表示，當(dāng)雙聚材料與砂土拌和后處理邊坡時(shí)，可在起到土體內(nèi)加筋的效果，充分發(fā)揮作用時(shí)，可加固土體，提高土體強(qiáng)度，雙聚材料屬于邊坡加固效率高且環(huán)保無污染的公路邊坡土體防滲固化新材料。

關(guān)鍵詞：雙聚材料；邊坡；固化；機(jī)理

1項(xiàng)目研究區(qū)概況

項(xiàng)目研究區(qū)位于新疆吉木乃縣境內(nèi)，路線由東南向西北行進(jìn)，途徑卡爾克特村、衛(wèi)東嶺、吉木乃鎮(zhèn)、邊境檢查站，終點(diǎn)止于186團(tuán)興邊路與軍墾路交叉口，路線長(zhǎng)度為26.24 km。連接線為城市道路中小城市主干線，其起點(diǎn)K0+000位于吉木乃縣城團(tuán)結(jié)路-迎賓路交叉口，終點(diǎn)與主線ZK6+086.32相接，路線長(zhǎng)度為2.245 km。

研究邊坡位于公路K16+460～K16+660段兩側(cè)斜坡地帶，根據(jù)邊坡邊緣界限分為1#邊坡和2#邊坡。邊坡區(qū)出露地層分別屬于阿爾泰地層分區(qū)的薩吾爾山地層小區(qū)，該區(qū)大部分地區(qū)覆蓋有第四系地層。邊坡土體為非巖質(zhì)土，非鹽漬土并且為非膨脹性土，結(jié)構(gòu)較松散。從地形地貌看，邊坡前緣地形較緩，后部地形較陡，與其后方基巖陡壁成脫離之勢(shì)，即邊坡后部的自身重力對(duì)邊坡中部前部形成加載，提供了動(dòng)力條件，變形是由后至前的推移式。此外，邊坡前部由于人工開挖，前部形成臨空面，為邊坡滑移提供了空間條件。從邊坡變形部位可以看出，斜坡整體在天然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨?duì)顟B(tài)下處于蠕滑變形階段。

1#邊坡邊界明顯，后緣最大下錯(cuò)高差17.0 m。坡體整體向前滑移，左右邊界明顯，前緣呈扇形堆積，邊坡表層土體風(fēng)化嚴(yán)重，滑坡土體呈松散堆積狀，表層主要為粉質(zhì)植被土，厚度約30 cm，下層為粉質(zhì)粘土，砂土粘粒含量較低，約占10%；局部地段還出現(xiàn)粉質(zhì)粘土。2#邊坡位于1#邊坡右側(cè)方向，邊坡左側(cè)邊緣與1#邊坡相連，右側(cè)臨空。坡面較平整，沒有出現(xiàn)明顯的滑移現(xiàn)象，坡腳約60°，無明顯垮塌，整體性較好。滑坡土體為粉質(zhì)粘土，受外部擾動(dòng)易垮塌。

根據(jù)地形地貌，地表變形跡象結(jié)合邊坡具體變化情況可以看出，斜坡現(xiàn)階段在天然狀態(tài)下保持穩(wěn)定，在暴雨?duì)顟B(tài)下后部土體將繼續(xù)加大下滑趨勢(shì)，推移前緣土體。在變形積聚到一定程度的時(shí)候，斜坡將發(fā)生整體滑動(dòng)破壞，對(duì)前緣的公路及人民生命財(cái)產(chǎn)造成威脅。

2雙聚材料概況

雙聚材料由成都理工大學(xué)裴向軍教授自主研發(fā)，屬于長(zhǎng)期有效而且環(huán)保無污染的公路邊坡土體防滲固化新材料，并在新疆阿勒泰地區(qū)吉木乃到吉木乃口岸公路K16段2#邊坡進(jìn)行實(shí)地應(yīng)用及路用效果驗(yàn)證。研究區(qū)邊坡防護(hù)所選用的雙聚有機(jī)材料為無毒、耐酸堿、易溶于水的化工制品，按一定濃度稀釋后呈膠水狀，具有一定強(qiáng)度的粘結(jié)力，抗拉性能良好、可伸展度較大。當(dāng)溶液與碎石土拌合碾壓成型時(shí)，可在土體內(nèi)形成微觀致密的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將各骨架組織包裹連接，使土體具有一定的抗拉抗壓性能，增強(qiáng)其防沖刷能力。作為一種新型材料，國(guó)內(nèi)外(尤其是我國(guó)西北干旱區(qū))公路邊坡病害的治理中對(duì)雙聚材料的研究與應(yīng)用依然較少；雙聚材料因其所具有的材料特性(無味無毒、易溶于水，具有較強(qiáng)的抗風(fēng)蝕、耐老化、耐腐蝕性能)能夠滿足相關(guān)要求而被應(yīng)用于此地區(qū)公路病害治理的研究項(xiàng)目中；麥秸稈以其良好的柔韌性和抗拉性能，能適應(yīng)土體的變形，在土體內(nèi)可起到加筋的效果和空間約束土體變形的作用，也將其拌入土體內(nèi)一同研究其作用效果。

室內(nèi)試驗(yàn)分析得到雙聚材料與土料混合后，能在土體內(nèi)部形成微觀致密的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、將各骨架組織包裹連接，使土體具有一定的抗拉抗壓能力，減小土體滲透系數(shù)。圖1、圖2為通過微觀電鏡掃描和其他試驗(yàn)手段對(duì)上述結(jié)論的佐證。

試樣在放大1 000倍時(shí)，從拍攝的圖像中可以看出，普通砂土顆粒未加雙聚材料時(shí)顆粒間界限清晰，以點(diǎn)接觸為主，伴有棱角-棱邊接觸，架空孔隙較多；摻入0.35%雙聚材料的砂土顆粒在放大相同倍數(shù)時(shí)顆粒間界限不明顯，架空孔隙減少，材料將各骨架組織包裹連接，細(xì)小顆粒形成團(tuán)粒體，土體變的致密。

3麥秸稈加固坡表機(jī)理

為了能夠?qū)⑵卤砹芽p長(zhǎng)度和寬度控制在允許范圍內(nèi)，同時(shí)滿足雙聚材料在土體內(nèi)有足夠的作用時(shí)間的要求；參考相關(guān)工程的經(jīng)驗(yàn)，考慮到麥秸稈具有一定的抗拉能力和延展性，可很好地適應(yīng)土體的變形，所以在土體內(nèi)拌入麥秸稈以提高土體性能。當(dāng)與砂土拌和后處理邊坡時(shí)，可在起到土體內(nèi)加筋的效果，提高土的內(nèi)摩擦力，使土體內(nèi)的拉應(yīng)力分散均勻；麥秸稈均勻攪拌在土中，無序分布的麥秸稈之間存在著無數(shù)的交織點(diǎn)，當(dāng)受到外力作用時(shí)，受力點(diǎn)處有產(chǎn)生位移的趨勢(shì)，此時(shí)臨近的相互交織麥秸稈就會(huì)阻止這種位移，起到空間約束的作用。同時(shí)附著于麥秸稈表面的雙聚材料也再次增強(qiáng)秸稈的抗拉能力，延長(zhǎng)了麥秸稈的抗風(fēng)化壽命；而且后期當(dāng)水分蒸發(fā)坡體體積穩(wěn)定時(shí)，土體內(nèi)的麥秸稈提供了足夠的拉力保證坡表變形可控。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，麥秸稈過長(zhǎng)時(shí)處理效果并不理想，局部出現(xiàn)寬度達(dá)5 mm長(zhǎng)度約為1.1 m的貫通裂縫。這是由于麥秸稈過長(zhǎng)時(shí)，與砂土無法拌和的充分均勻，而且當(dāng)水分大量蒸發(fā)后形成局部麥秸稈扎堆，而其他部位因無秸稈而產(chǎn)生拉應(yīng)力集中致使處理面層開裂。實(shí)踐證明，當(dāng)秸稈被切成4～6 cm長(zhǎng)度時(shí)，與土拌和更均勻，土體內(nèi)應(yīng)力分布較均勻，面層裂縫數(shù)量明顯減少、長(zhǎng)度縮短。

4材料對(duì)砂土性質(zhì)影響分析

當(dāng)雙聚材料充分發(fā)揮作用時(shí)，一方面加固土體，提高土體強(qiáng)度，另一方面，減少雨水下滲，由于覆蓋于路基斜坡或邊坡的處理面層有足夠厚度，阻止了土體內(nèi)水分的大量蒸發(fā)；同時(shí)，土體又具有透水性能，雨季時(shí)可使少量雨水儲(chǔ)存于土體內(nèi)，保證了植物生長(zhǎng)所需水分。

5結(jié)論

本次依托新疆交通建設(shè)集團(tuán)吉木乃-吉木乃口岸公路改建項(xiàng)目選擇典型的變形公路邊坡將雙聚材料加固邊坡技術(shù)大面積投入使用，是將室內(nèi)成果正式投入使用，施工按時(shí)完工；光滑平整的加固坡面層使得整個(gè)坡面如同蓋了一層保護(hù)膜，表面生長(zhǎng)的植物，同周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，改善行車環(huán)境。首次投入使用，人力投入較大，施工技術(shù)還處于探索階段，但是隨著施工應(yīng)用的增加，可以繼續(xù)研究簡(jiǎn)便快捷的施工工法，縮短施工工期，保證工程質(zhì)量的前提下節(jié)約成本。

雙聚材料加固公路邊坡的技術(shù)成果已基本成熟，但是材料本身存在一個(gè)老化的問題，對(duì)于雙聚材料老化速度的研究是值得進(jìn)一步研究的問題。雙聚材料加固土適宜旱寒區(qū)植物生長(zhǎng)，植被護(hù)坡將成為材料老化后穩(wěn)定邊坡的重要方式。今后可進(jìn)一步將完善的雙聚材料加固技術(shù)中材料用量、土壤性質(zhì)、適宜條件、施工工法等因素結(jié)合起來制定出相關(guān)的施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

參考文獻(xiàn)：

[1]李敏，柴壽喜，魏麗. 麥秸稈的力學(xué)性能及加筋濱海鹽漬土的抗壓強(qiáng)度研究[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2009，(4):545-549.

[2]張艷美，張旭東，張鴻儒.土工合成纖維土補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理試驗(yàn)研究及工程應(yīng)用[J].巖土力學(xué)， 2005，26(8): 1323-1326.

[3]李敏,柴壽喜,魏麗.麥秸稈的力學(xué)性能及加筋濱海鹽漬土的抗壓強(qiáng)度研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2009，17(4)：545，549.

收稿日期：2016-04-08

作者簡(jiǎn)介：鮮麗菊(1988-)，女，新疆昭蘇人，碩士研究生，主要從事公路工程專業(yè)研究。

中圖分類號(hào)：U412

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)05-0027-02