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(上海理工大學 環(huán)境與建筑學院,上海 200093)

復摻納米SiO2對棕櫚纖維加筋土抗剪強度的影響

璩繼立,趙超男,胡晨凱

(上海理工大學 環(huán)境與建筑學院,上海200093)

通過直剪試驗,探討了在棕櫚纖維加筋土中復摻納米SiO2對土體抗剪強度、黏聚力、內(nèi)摩擦角的影響.試驗表明,棕櫚纖維可以明顯提高土體的抗剪強度和黏聚力,但對土體內(nèi)摩擦角的影響不大,其最佳棕櫚纖維質量加筋率為1.0%～1.2%.復摻納米SiO2后,土體的抗剪強度再次得到增強,且其黏聚力、內(nèi)摩擦角也得到進一步提高.對于相同質量加筋率的棕櫚纖維土體,在復摻納米SiO2的質量百分比為1.0%時,土體的抗剪強度最大;而不同質量加筋率下的棕櫚纖維加筋土(質量加筋率為1.0%～1.2%),其復摻納米SiO2質量百分比為0.7%～1.0%時,土體的抗剪強度最大.同時,分析了棕櫚纖維和納米SiO2的作用機理,復摻納米SiO2后的棕櫚纖維加筋土在微觀結構上更加密實,土體更加穩(wěn)定,抗剪強度更大.因此,納米SiO2可以在路基土體加固中發(fā)揮作用.

納米SiO2; 棕櫚纖維; 加筋土; 抗剪強度; 黏聚力; 內(nèi)摩擦角

上海位于典型的軟土地區(qū),軟黏土帶來的地面沉降和地基變形等緩變形地質災害在長時間作用下會給城市建設及經(jīng)濟發(fā)展帶來巨大危害[1].現(xiàn)代社會發(fā)展迅速,在道路工程中常需對路基進行進一步處理,以使土體的性能更加穩(wěn)定.近年來,纖維加筋土受到研究人員關注.不同于傳統(tǒng)的土工合成材料加筋土,纖維加筋土是按一定比例,將很細的纖維絲或纖維網(wǎng)與土料充分拌和,形成的一種土工復合材料.由于纖維具有分散性好、易于拌和等優(yōu)點,通常視纖維土為均質的各向同性材料[2].并且自然纖維具有成本低、易降解、綠色環(huán)保等優(yōu)點,吸引學者對此展開研究.例如：Basha等[3]以稻殼作為土壤增強材料劑;趙寧雨等[4]研究纖維加筋紅黏土強度特性的影響因素,發(fā)現(xiàn)加筋紅黏土的強度隨加筋纖維配合比的提高而增強,紅黏土中合理的加筋纖維長度為10～13 mm.

納米材料作為一種新型材料,吸引了各個領域的研究人員.工程方面,在混凝土中摻入納米材料可以提高混凝土強度[5],增加抗?jié)B透性[6],控制混凝土中鈣的溶出[7],有效防止混凝土劣化.混凝土中的納米材料可作為水泥相的“核心”,不斷促進水泥進行水化反應[8-11].目前,國內(nèi)研究主要集中在納米對混凝土方面的影響,但隨著社會生產(chǎn)力的提高,納米材料更易獲得,將會得到更加廣泛的應用.國外已經(jīng)率先在土中加入納米材料來研究對土體性能的改善情況,Khalid等[12]發(fā)現(xiàn),通過對高嶺土中摻加很少的納米顆粒就會對高嶺土的基本性質和工程特性有顯著的影響.Taha等[13]發(fā)現(xiàn)將納米氧化鋁加到土壤中,可以減小膨脹量和收縮應變.Mohammadi等[14]利用掃描電鏡(SEM)技術,分析了拉什特土摻入納米顆粒后其黏聚力增加的機理,發(fā)現(xiàn)土體孔隙被填充,進而導致其剪切強度提高.

目前,再加固纖維加筋土添加劑的研究主要集中在水泥、生石灰、粉煤灰等傳統(tǒng)材料上,土壤中添加納米材料的研究很少.因此,本文將納米SiO2復摻到棕櫚纖維加筋土中,通過直剪試驗和Origin軟件對試驗結果分析,探討納米SiO2對纖維加筋土的抗剪強度、黏聚力、內(nèi)摩擦角的影響,分析納米SiO2、棕櫚纖維的作用機理,探索納米材料在黏土加固、道路工程中的應用.

1 試驗材料與方法

1.1試驗材料

試驗用土取自上海張江工業(yè)園區(qū)某大型項目施工現(xiàn)場.試驗時,首先將土放在自然條件下風干,再將土放在橡皮板上用橡膠錘碾碎,并過2 mm土工篩.按《公路土工試驗規(guī)程》JTGE40—2007[15],通過擊實試驗測定其物性參數(shù),見表1.試驗用納米SiO2購于成都麥卡?；び邢薰?實物拍照見圖1,其物性參數(shù)見表2.棕櫚取自上海崇明,洗凈自然條件下風干,以作備用,其物性參數(shù)見表3.

圖1 納米SiO2Fig.1 Nano-SiO2

表1 試驗用土的物性參數(shù)Tab.1 Physical properties parameters of the tested clay

表2 納米SiO2的物性參數(shù)Tab.2 Physical properties parameters of Nano-SiO2

表3 棕櫚纖維的物性參數(shù)Tab.3 Physical properties parameters of palm fiber

1.2試驗方法

試驗前,先將棕櫚纖維剪成12±2 mm長度的纖維絲,見圖2.棕櫚纖維質量加筋率分別為0.8%,1.0%,1.2%.納米SiO2按照質量百分比分別為0,0.5%,0.7%,1.0%復摻到棕櫚纖維加筋土中.試驗時,每種棕櫚纖維質量加筋率對應4種納米SiO2質量百分比(0%,0.5%,0.7%,1.0%),各制備3個平行試樣,如圖3所示.

圖2 試驗棕櫚纖維Fig.2 Palm fiber for tests

圖3 3個平行試樣Fig.3 Three parallel samples

將稱好的棕櫚纖維及納米SiO2平均分5次加入到相應質量的素土中,均勻混合,再倒入相應質量的水(最優(yōu)含水率為20%,占素土比重)進行充分攪拌.然后將混合均勻的土樣用保鮮膜封閉起來,放入養(yǎng)護缸中養(yǎng)護24 h,以確保土樣的含水率穩(wěn)定.最后制備試件.每個試件統(tǒng)一稱取土樣120 g,采取統(tǒng)一的擊實錘進行錘擊,采用三層法進行擊實(每次擊實20次).試樣的含水率控制在20±2%,干密度控制在1.65±2 g/cm3,試樣高20 mm,直徑61.8 mm.

試驗儀器采用南京DJY-4L四聯(lián)等應變直剪儀.采取應變控制式直接剪切,應變速率為0.02 mm/min,以使黏土試樣能夠充分排水.當剪應變達到10.001 mm 時,停止剪切.試樣剪切過程中,垂直荷載分別為100 kPa,200 kPa和400 kPa,剪切速率為0.8 mm/min,每隔15 s記錄一次鋼環(huán)測力計讀數(shù).土樣剪切后如圖4所示.

圖4 直剪儀剪切后試樣Fig.4 Sample after direct shear

2 試驗結果與分析

2.1棕櫚纖維加筋土

2.1.1對抗剪強度的影響

圖5為棕櫚纖維加筋土的應力-應變關系.可以看出,剪切位移較小時,加入棕櫚纖維后的應力-應變曲線已經(jīng)發(fā)生分離,并且在垂直壓力σn為200 kPa,400 kPa時,應力-應變曲線分離更加明顯;隨著剪切位移的增大,應力-應變曲線繼續(xù)分離.分析可得,棕櫚纖維可以提高上海黏土的抗剪強度.隨著剪應變的增大,剪應力逐漸增大,且無明顯的峰值強度,其應力-應變曲線呈應變硬化型.

圖5 棕櫚纖維加筋土的剪切位移-剪應力關系Fig.5 Shear displacement-shear stress relationship of palm fiber reinforced clay

隨著棕櫚纖維質量加筋率的增加,其抗剪強度呈現(xiàn)增大趨勢.質量加筋率為0.8%,1.0%和1.2%時的棕櫚纖維加筋土與素土相比：在垂直壓力為100 kPa時,抗剪強度提高了6%,11%,18%;垂直壓力為200 kPa時,抗剪強度提高了7%,20%,28%;垂直壓力為400 kPa時,抗剪強度提高了8%,17%,21%.通過以上比較,可以看出利用棕櫚纖維能夠提高黏土的抗剪強度,且棕櫚纖維加筋率為1.0%和1.2%時的效果較為明顯.

2.1.2對黏聚力、內(nèi)摩擦角的影響

圖6為棕櫚纖維加筋土垂直荷載與最大剪切強度的關系.可以看出,隨著垂直壓力的增大,土的抗剪強度逐漸提高.且棕櫚纖維質量加筋率由0.8%增加到1.0%時,土體的抗剪強度有較明顯提高;棕櫚纖維質量加筋率由1.0%繼續(xù)增加到1.2%時,土體的抗剪強度有較小提高.各直線的斜率變化不大,即棕櫚纖維添加對土體的內(nèi)摩擦角影響較小.表4為棕櫚纖維加筋土的黏聚力c與內(nèi)摩擦角φ的數(shù)值,與素土相比,棕櫚纖維質量加筋率為1.2%,1.0%,0.8%時,其黏聚力分別提高41%,37%,16%,內(nèi)摩擦角分別提高15%,11%,3%.可見,棕櫚纖維質量加筋率為1.2%時,土體的內(nèi)摩擦角和黏聚力的增加幅度最大,且黏聚力的增加幅度大于內(nèi)摩擦角的增加幅度,說明黏聚力對黏土抗剪強度的影響較大.

圖6 棕櫚纖維加筋土垂直荷載與最大剪切強度的關系Fig.6 Relationship between vertical load and the maximum shear strength of palm fiber reinforced clay

表4 棕櫚纖維加筋土的黏聚力與內(nèi)摩擦角Tab.4 Cohesion and internal friction angle of palm fiber reinforced clay

2.2納米SiO2對質量加筋率為0.8%的棕櫚纖維加筋土的影響

2.2.1對抗剪強度的影響

圖7為不同質量百分比的納米SiO2復摻到棕櫚纖維質量加筋率為0.8%的加筋土的應力-應變關系.可以看出,與圖5(a)相同,當剪切位移較小時,加入納米SiO2前后的應力-應變曲線很接近,隨著剪切位移的增大,應力-應變關系曲線逐漸分離,并且復摻納米SiO2后的加筋土抗剪強度均大于棕櫚纖維加筋土的抗剪強度.分析可得,納米SiO2可以提高棕櫚纖維加筋土的抗剪強度.由圖7可以看出,隨著剪應變的增大,剪應力逐漸增大,且無明顯的峰值強度,其應力-應變曲線呈應變硬化型.

隨著納米SiO2質量百分比的增加,土體的抗剪強度變化與棕櫚纖維加筋土的趨勢一致,納米SiO2質量百分比為1.0%時,抗剪強度達到最大值.質量百分比為0.5%,0.7%和1.0%時的納米SiO2棕櫚纖維加筋土與質量加筋率為0.8%的棕櫚纖維加筋土相比：在垂直壓力為100 kPa時,抗剪強度提高了14%,29%,33%;在垂直壓力為200 kPa時,抗剪強度提高了16%,28%,36%;在垂直壓力為400 kPa時,抗剪強度提高了15%,27%,35%.通過以上比較,復摻納米SiO2后,納米SiO2加筋率在0.7%與1.0%時,對棕櫚纖維加筋土的抗剪強度的提高比較明顯.

圖7 納米SiO2對質量加筋率為0.8%的棕櫚纖維加筋土的剪切位移-剪應力關系的影響Fig.7 Effect of nano-SiO2 on the shear displacement-shear stress relationship of the clay with 0.8% mass reinforcement precent of palm fiber

2.2.2對黏聚力和內(nèi)摩擦角的影響

圖8為納米SiO2對質量加筋率為0.8%的棕櫚纖維加筋土垂直荷載與最大剪切強度關系的影響.可以看出,在土體中添加納米SiO2后,納米SiO2對土體抗剪強度的提高與在土體中只添加棕櫚纖維的趨勢基本相同;從各條直線間距來看,納米SiO2土體抗剪強度的提高比只添加棕櫚纖維提高的幅度要大,且各直線斜率發(fā)生較明顯變化,即納米SiO2對土體的內(nèi)摩擦角的影響比較大.表5為納米SiO2對質量加筋率為0.8%的棕櫚纖維加筋土的黏聚力與內(nèi)摩擦角的影響.與棕櫚纖維加筋土相比,納米SiO2質量百分比為1.0%,0.7%,0.5%時,黏聚力分別提高34%,33%,14%,內(nèi)摩擦角分別提高30%,21%,14%;納米SiO2質量百分比為1.0%時,兩者增加幅度都較大,此時黏聚力和內(nèi)摩擦角對黏土抗剪強度的影響都較大.

圖8 納米SiO2對質量加筋率為0.8%的棕櫚纖維加筋土垂直荷載與最大剪切強度關系的影響

表5 復摻納米SiO2棕櫚纖維加筋土(質量加筋率為0.8%)的黏聚力與內(nèi)摩擦角

2.3納米SiO2對質量加筋率為1.0%的棕櫚纖維加筋土的影響

2.3.1對抗剪強度的影響

圖9為不同質量百分比的納米SiO2作用于質量加筋率為1.0%的棕櫚加筋土的應力-應變關系.由圖9可知,復摻納米SiO2后,棕櫚纖維加筋土的抗剪強度均提高,分析可得納米SiO2可以提高棕櫚纖維加筋土的剪切強度.其應力-應變曲線趨勢與圖7一樣,由圖9可以看出,納米SiO2增加到0.7%時,土體的抗剪強度相比沒添加納米SiO2時有較大提高,并且增加納米SiO2到1.0%時,土體的抗剪強度增加幅度較小.同圖7,隨著剪應變的增大,剪應力逐漸增大,且沒有明顯的峰值強度,其應力-應變曲線呈應變硬化型.

隨著納米SiO2含量的增加,土體抗剪強度呈現(xiàn)增大趨勢,當納米SiO2質量百分比為1.0%時,剪切強度達到最大值.質量百分比為0.5%,0.7%,1.0%的納米SiO2棕櫚纖維加筋土與不添加納米SiO2的棕櫚纖維加筋土(質量加筋率1.0%)相比：垂直壓力為100 kPa時,抗剪強度分別提高25%,36%,38%;垂直壓力為200 kPa時,抗剪強度提高10%,28%,32%;垂直壓力為400 kPa時,抗剪強度提高11%,20%,26%.通過以上比較,可以得出與圖7相同的結論：復摻納米SiO2在0.7%與1.0%時,對棕櫚纖維加筋土的抗剪強度的提高比較明顯.因此納米SiO2作為一種新型的加固材料,能夠有效加強加筋黏土的抗剪強度.

2.3.2對黏聚力和內(nèi)摩擦角的影響

圖10為納米SiO2對質量加筋率為1.0%的棕櫚纖維加筋土垂直荷載與最大剪切強度關系的影響.隨著納米SiO2的增加,土體抗剪強度的提高較為明顯,且納米SiO2為0%,0.5%,0.7%時的3條直線接近平行,此時納米SiO2對土體的內(nèi)摩擦角影響較小;納米SiO2為1.0%時的斜率發(fā)生明顯變化,說明此時納米SiO2對土體的內(nèi)摩擦角影響較大.表6為納米SiO2對黏聚力和內(nèi)摩擦角的影響,與棕櫚纖維加筋土相比：納米SiO2為1.0%,0.7%,0.5%時,黏聚力分別提高53%、56%、34%,內(nèi)摩擦角分別提高15%,7%,0.4%.可見,納米SiO2為0.7%時,黏聚力的提高最顯著,而納米SiO2為1.0%時,內(nèi)摩擦角的提高最顯著,但黏聚力的提高幅度較大,這表明黏聚力對黏土抗剪強度的影響更大.

圖9 納米SiO2對質量加筋率為1.0%的棕櫚纖維加筋土的剪切位移-剪應力關系的影響Fig.9 Effect of nano-SiO2 on shear displacement-shear stress relationship of the clay with 1.0% mass reinforcement precent of palm fiber

圖10 納米SiO2對質量加筋率為1.0%的棕櫚纖維加筋土垂直荷載與最大剪切強度關系的影響

表6 復摻納米SiO2棕櫚纖維加筋土(質量加筋率為1.0%)的黏聚力與內(nèi)摩擦角

2.4納米SiO2對質量加筋率為1.2%的棕櫚纖維加筋土的影響

2.4.1對抗剪強度的影響

圖11為不同質量百分比的納米SiO2作用于質量加筋率為1.2%的棕櫚纖維加筋土的應力-應變關系.由圖11可以看出,同圖7和圖9一樣,復摻納米SiO2后的加筋土抗剪強度明顯提高,且隨著納米SiO2的增加,土體的抗剪強度逐漸增強,在納米SiO2為1.0%時,土體的抗剪強度最大.即復摻納米SiO2可以提高加筋土的抗剪強度.由圖11中可以看出,隨著剪應變的增大,剪應力逐漸增大,且沒有明顯的峰值強度,其應力-應變曲線呈應變硬化型.

隨著納米SiO2的增加,棕櫚纖維加筋土的抗剪強度呈增大趨勢,納米SiO2質量百分比為1.0%時,剪切強度達到最大值.質量百分比為0.5%,0.7%,1.0%的納米SiO2棕櫚纖維加筋土與不添加納米SiO2的棕櫚纖維加筋土(質量加筋率1.2%)相比：垂直壓力為100 kPa時,抗剪強度提高30%,42%,43%;垂直壓力為200 kPa時,抗剪強度提高11%,27%,30%;垂直壓力為400 kPa時,抗剪強度提高8%,20%,28%.與添加納米SiO2到棕櫚纖維質量加筋率為0.8%和1.0%時土體的抗剪強度的增加趨勢相同,在圖11中納米SiO2為1.0%時,土體的抗剪強度最大.

2.4.2對黏聚力和內(nèi)摩擦角的影響

圖12為納米SiO2對質量加筋率為1.2%的棕櫚纖維加筋土垂直荷載與最大剪切強度關系的影響.可以看出,納米SiO2對質量加筋率為1.2%,1.0%的棕櫚纖維加筋土的影響趨勢基本相同.從各條直線間距來看,強度依次增加,但增大的幅度各不相同;各直線的斜率也發(fā)生變化,直線斜率變化最明顯的是納米SiO2為1.0%時,且此時對土體內(nèi)摩擦角的影響也較大.表7為納米SiO2對土體黏聚力和內(nèi)摩擦角的影響,與棕櫚纖維加筋土相比,納米SiO2為1.0%,0.7%,0.5%時的黏聚力分別提高56%,63%,48%,內(nèi)摩擦角分別提高14%,4%,1%.可見,復摻納米SiO2為0.7%時,黏聚力的提高最顯著,而復摻納米SiO2為1.0%時,內(nèi)摩擦角提高最明顯,但黏聚力的增加幅度較大,因此黏聚力對黏土抗剪強度的影響更大.

圖11 納米SiO2對質量加筋率為1.2%的棕櫚纖維加筋土的剪切位移-剪應力關系的影響Fig.11 Effect of nano-SiO2 on shear displacement-shear stress relationship of the clay with 1.2% mass reinforcement precent of palm fiber

圖12 納米SiO2對質量加筋率為1.2%的棕櫚纖維加筋土垂直荷載與最大剪切強度關系的影響

表7 復摻納米SiO2棕櫚纖維加筋土(質量加筋率為1.2%)的黏聚力與內(nèi)摩擦角

3 納米SiO2和棕櫚纖維加固黏土的作用機制

由以上試驗分析可以知道,單摻棕櫚纖維時,土體的抗剪強度和黏聚力均提高,但內(nèi)摩擦角的變化較小.棕櫚纖維質量加筋率為1.2%時,土體的抗剪強度最大,相比棕櫚纖維質量加筋率為1.0%時,抗剪強度的提高幅度較小.本試驗采用的棕櫚纖維長度為12±2 mm,與土混合之后,均勻分散在土壤之中,壓實之后,土顆粒與棕櫚纖維緊密結合,而棕櫚纖維表面有著凹凸明顯、粗糙、有短絨、具有一定的“溝槽”等特點,這樣的表面能夠顯著提高纖維與土之間的機械咬合力[16].棕櫚纖維在土中交織貫穿,相當于對土體產(chǎn)生圍壓,當剪切力作用時,棕櫚纖維會對土產(chǎn)生壓力和摩擦力,約束土體變形,因而增強土體的抗剪強度,黏聚力和內(nèi)摩擦角都得到提高.而當加筋纖維過多時,容易在土中形成薄弱層,造成土與纖維之間的黏結作用減弱,反而不會使土體的抗剪強度得到更大增強.因此,棕櫚纖維質量加筋率1.0%比0.8%時有較大提升,而質量加筋率增加到1.2%時,土體抗剪強度只有較小的提高.因此,棕櫚纖維的最佳質量加筋率為1.0%～1.2%.此外,棕櫚纖維[17]具有牢固、耐磨、耐鹽、透氣、質輕、富有彈性、耐腐蝕等特性,單根棕櫚纖維呈“圓柱形”.并且在直剪試驗時,發(fā)現(xiàn)纖維可增加土體在拉應力作用下的塑性和韌性,防止土工建筑物由于開裂而造成的整體破壞,增強土體的自愈能力[18].

納米材料是一種粒徑為1～100 nm的超細材料,由于納米材料的小尺寸,與傳統(tǒng)土質加固材料相比,具有其獨特的結構特性,會產(chǎn)生4種效果:尺寸效應、量子效應、表面效應和界面效應[19].在土中添加納米SiO2后,由于納米SiO2比表面積大,因此均勻混在土壤中時,可以增加與土顆粒之間的密實程度,此時土顆粒之間的部分孔隙被納米SiO2填充,土體整體表現(xiàn)為抗剪強度、黏聚力和內(nèi)摩擦角均得到提高.并且納米SiO2具有吸水特性,因而在土體中吸水后形成凝膠,增強土體的整體性,同時降低黏土的流動性.概括起來納米SiO2作用機理有三層原因:一是納米SiO2填充土顆粒之間的孔隙,使土顆粒之間的接觸面積增大,增強土體的整體性;二是納米SiO2對水分子的吸附作用,產(chǎn)生凝膠,因而與周圍土顆粒之間黏結更加緊密;三是未吸水的納米SiO2與周圍土顆粒之間形成團聚體.也就是說,黏土顆粒之間有效接觸面積隨著納米SiO2的加入而增加,使得土體的密實度和整體性更強,因此可以使土體的抗剪強度、黏聚力與內(nèi)摩擦角增加.而在棕櫚纖維加筋土中復摻納米SiO2后,棕櫚纖維的纖維抗拉作用以及空間交織和土體的摩擦作用,再加上納米SiO2填充孔隙和形成團聚體以及吸水凝膠作用,使復摻納米SiO2后的棕櫚纖維加筋土的抗剪強度、黏聚力和內(nèi)摩擦角均得到提高.

4 結 論

a. 相比素土,棕櫚纖維加筋土的抗剪強度和黏聚力明顯提高,而內(nèi)摩擦角變化較小.棕櫚纖維最佳質量加筋率為1.0%～1.2%.與素土相比,垂直壓力為200 kPa時,抗剪強度提高最大,提高了28%.

b. 相比棕櫚纖維加筋土,復摻納米SiO2后的棕櫚纖維加筋土抗剪強度增大.當復摻的納米SiO2加筋率為1.0%時,土體的抗剪強度最大.

c. 復摻納米SiO2后,土體黏聚力與內(nèi)摩擦角均提高,黏聚力增加幅度更加明顯.

在加筋土中復摻顆粒更細、比表面積更大、活性更高的納米SiO2可以成為一種加強加固方法,納米SiO2和棕櫚纖維的共同作用能更好改善道路黏土狀況,在一些重要道路工程建設中可以發(fā)揮必要的作用.由于試驗是在一定的室內(nèi)條件下得到的,并未進行工程中的現(xiàn)場實踐,所以只是提供了一種研究加筋條件對提高上海黏土強度的方法,對提高上海黏土強度具有一定的參考價值.

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ImpactofNano-SiO2ontheShearStrengthofPalmFiberReinforcedClay

QU Jili,ZHAOChaonan,HUChenkai

(SchoolofEnvironmentandArchitecture,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China)

Direct shear tests were carried out and the shear strength,cohesion and internal friction angle of palm fiber reinforced clay mixed with nano-SiO2were investigated.The results show that the palm fiber can significantly improve the shear strength and cohesion of clay,but has little effect on the internal friction angle,and the optimal mass reinforcement precent of palm fiber is 1.0～1.2%.With the mix of nano-SiO2into palm fiber reinforced clay,the shear strength is further improved,and the cohesive force and the internal friction angle are also improved obviously.For the clay with the same mass reinforcment precent of palm fiber,the shear strength achieves the largest when the mass percent of nano-SiO2is 1.0%.For the reinforced clay with the mass reinforcment precent between 1.0%～1.2% of palm fiber,the shear strength is the largest when the mass percent of nano-SiO2is 0.7%～1.0%.Further,the action mechanisms of palm fiber and nano-SiO2were analysed.The micro structure of the palm fiber reinforcement clay with nano-SiO2is more compact,the clay becomes more stable and its shear strength is higher.So nano-SiO2can play a role in the reinforcement of subgrade soil.

nano-SiO2;palmfiber;reinforcedclay;shearstrength;cohesion;internalfrictionangle

1007-6735(2017)05-0497-08

10.13255/j.cnki.jusst.2017.05.014

2017-01-10

璩繼立(1964-),男,副教授.研究方向:巖土工程、水文地質.E-mail:qujili@sina.com

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(編輯:董 偉)