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鹽沼蘆葦加筋淤泥質(zhì)土的重型擊實效果評價研究

2020-05-25 09:10宋興海孫曉勇任永旺郭玉起張云李桐棟
科技風 2020年15期

宋興海 孫曉勇 任永旺 郭玉起 張云 李桐棟

摘 要:為處理鹽沼地區(qū)淤泥質(zhì)土,特將該地區(qū)蘆葦作為加筋材料以提高其抗壓性能。通過選取不同的質(zhì)量百分率、長度和截面形狀的蘆葦來制備加筋土,經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)比較得出結(jié)論:加入蘆葦雖然降低了加筋土的干密度,但是確實能夠提高其無側(cè)限抗壓強度,而且通過對比不同參數(shù)得出了最優(yōu)的加筋參數(shù)為:加筋率0.18%、長度12mm、四分之一截面。

關鍵詞:鹽沼蘆葦;加筋淤泥質(zhì)土;重型擊實試驗

黃驊濱海鹽生植物資源豐富,對其開發(fā)與可持續(xù)利用是我省科技計劃的優(yōu)先發(fā)展主題之一。在眾多的鹽生植物中,鹽沼蘆葦占據(jù)很大部分,其地域分布廣泛,生長茂盛。同時,黃驊地基土多為淤泥質(zhì)土,這是一種不良地基土,需要處理。本文將鹽沼蘆葦作為淤泥質(zhì)土的加筋材料,研究鹽沼蘆葦對淤泥質(zhì)土加筋后的重型擊實效果,并且改變加筋材料的設計參數(shù)進行對比研究,得出最優(yōu)的設計參數(shù)。將大量閑置的自然資源——蘆葦加以利用,將其作為一種新型土工加筋材料,并研究其力學特性,必將具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 研究背景

渤海新區(qū)位于河北省東南部,東臨渤海,北依京津,南接齊魯,是首都經(jīng)濟圈的重要節(jié)點,現(xiàn)轄“一市三園”,即黃驊市、中捷產(chǎn)業(yè)園區(qū)和臨港經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū),海岸線130公里,是河北經(jīng)濟新的增長極,重要性不言而喻。

渤海新區(qū)的發(fā)展意味著會有大量的土建、交通工程項目,這些項目的質(zhì)量離不開堅實的地基土。通過現(xiàn)有的地質(zhì)勘查資料表明新區(qū)地表以下20米深度內(nèi)廣泛分布著淤泥質(zhì)土,此類土含水量高,壓縮性高,強度低,是不良地基土。如此厚的不良地基土,換填是不理想的,只能加固處理。因此,尋求一種廉價又就地取材的加固材料是最理想的。

渤海新區(qū)蘊藏著豐富的鹽沼蘆葦資源,但目前對其資源開發(fā)與可持續(xù)利用還遠遠不夠。如果將蘆葦作為加筋材料來加固淤泥質(zhì)土,既達到了利用閑置資源的目的,又為土工合成材料增添了新成員,在加筋土技術層面和經(jīng)濟效益方面有很大的貢獻作用。

2 加筋土研究現(xiàn)狀與分析

天津城建大學的科研團隊對麥秸稈加筋天津濱海新區(qū)地表鹽漬土做過類似的研究,證明麥秸稈對濱海鹽漬土有著良好的加筋效果,并得出了最優(yōu)的設計參數(shù)。鹽沼蘆葦與麥秸稈相比而言,其表面更粗糙,與土的摩擦作用更強,用它作加筋材料,其加筋效果應該會更好。從國內(nèi)外學者的研究現(xiàn)狀來看,新型加筋土材料不斷涌現(xiàn),加筋后對土體的力學性質(zhì)的影響是主要的研究方向。目前用鹽沼蘆葦來加筋濱海淤泥質(zhì)土的相關研究還未有學者進行過,所以本文就以此為研究目標,具有一定的創(chuàng)新性和可行性。

3 研究方案

赴黃驊港選取淤泥質(zhì)土土樣和鹽沼蘆葦,對比加筋前后重型擊實試驗數(shù)據(jù),分析加筋后最大干密度與最優(yōu)含水率的變化,另外對加筋前后的擊實土樣做抗壓強度實驗,對比數(shù)據(jù)分析筋材能否提高抗壓強度。接下來的研究工作是改變筋材的參數(shù)(長度、配筋率、截面形狀等),做重型擊實試驗和抗壓強度試驗,分析各種參數(shù)對擊實效果和抗壓強度的影響,最后確定最優(yōu)的設計參數(shù)。

4 試驗結(jié)果數(shù)據(jù)分析

4.1 加筋前后擊實效果

用重型擊實儀對蘆葦加筋淤泥質(zhì)土做擊實試驗,與不加筋的淤泥質(zhì)土對比力學參數(shù)的改變。經(jīng)土工試驗測定淤泥質(zhì)土屬于粉質(zhì)黏土,烘干碾碎之后過2mm篩,用來拌合做擊實試驗。首先對土進行重型擊實試驗,測定出最優(yōu)含水率為19.1%,最大干密度為1.72g/cm3。然后,加入二分之一截面、10mm長度的、質(zhì)量百分率分別為0.16%、0.18%、0.2%、0.22%蘆葦拌合均勻后進行擊實試驗,經(jīng)過測定后發(fā)現(xiàn)隨著質(zhì)量百分率的提高,最大干密度隨之降低,最優(yōu)含水率隨之提高。其原因是蘆葦?shù)拿芏刃∮谟倌噘|(zhì)土的密度,所以加入的蘆葦越多,加筋土的密度越小。另外,蘆葦中有孔隙,會吸附一定的土中水,所以最優(yōu)含水率提高了。干密度等于密度除以(1+含水率),所以隨加入蘆葦量的增加而降低了。

4.2 不同的加筋參數(shù)對無側(cè)限抗壓強度的影響

取含水率為20%的土樣,將蘆葦加筋率設定為0.16%、0.18%、0.2%、0.22%,長度制備為8mm、10mm、12mm、14mm,截面制備為全截面、二分之一截面、四分之一截面,通過改變加筋材料的參數(shù),進行試驗分析各種參數(shù)對無側(cè)限抗壓強度的的影響。經(jīng)試驗研究發(fā)現(xiàn),加入二分之一截面、10mm長度的蘆葦,加筋率為0.18%時無側(cè)限抗壓強度的提高最大。然后,將加筋率設定為0.18%、二分之一截面,測定出12mm長度時無側(cè)限抗壓強度的提高最大。最后,將加筋率設定為0.18%、12mm長度時,測定出四分之一截面時無側(cè)限抗壓強度的提高最大。

5 結(jié)語

經(jīng)過試驗研究發(fā)現(xiàn),加入蘆葦雖然降低了加筋土的干密度,但是確實能夠提高其無側(cè)限抗壓強度,而且通過對比不同參數(shù)得出了最優(yōu)的加筋參數(shù)為:加筋率0.18%、長度12mm、四分之一截面。

參考文獻:

[1]姚代祿.加筋土擋墻中加筋與土之間的摩擦性質(zhì)初探[J].巖土工程學報,1989,11(1):49-54.

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[3]袁雪琪.巫山加筋土的三軸試驗研究[J].西北地質(zhì),2002,35(1):52-55.

[4]ROBERTO M.Sisal fibre reinforced soil with cement or cactus pulp in bahareque technique[J].Cement and Concete Composites,2005,27(5):611-616.

科研項目:鹽沼蘆葦加筋淤泥質(zhì)土的重型擊實效果評價研究(河北省教育廳自然科學重點課題ZD2017242)

作者簡介:宋興海(1982-),河北南皮人,碩士,講師,主要從事土木工程專業(yè)課教學與研究。

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