麦秸秆防腐评价及加筋滨海盐渍土的补强机制

为开发加筋新材料,提出了以防腐处理后的麦秸秆作加筋固化滨海盐渍土的构想。利用扫描电镜观察被SH胶浸泡后的麦秸秆,发现麦秸秆孔隙中渗入了胶体物质且在麦秸秆内外表皮附着了胶膜,浸泡SH胶能增强麦秸秆的防腐能力。拉伸试验结果证实,浸胶后再浸水的麦秸秆较天然麦秸秆的极限拉力和极限延伸率均有较大提高,浸泡SH胶增强了麦秸秆的抗拉能力和延展性能。若利用浸胶后的麦秸秆加筋固化滨海盐渍土,可将麦秸秆与滨海盐渍土均匀拌和在一起,以增强土体的强度和整体性。麦秸秆加筋滨海盐渍土的补强机制可用“弯曲机理”和“交织机理”予以解释。     

麦秸秆的筋土摩擦性能及加筋作用

为研究麦秸秆加筋土的筋土作用与加筋效果,以含水率、干密度及麦秸秆埋置深度为影响因素,开展了麦秸秆与盐渍土的拉拔摩擦实验;完成了盐渍土、麦秸秆加筋盐渍土、石灰固化土、麦秸秆与石灰加筋固化土的抗压实验和三轴压缩实验。结果表明:麦秸秆与盐渍土的拉拔摩擦强度随含水率的增大而减小,随干密度和埋置深度的增加而增大,干密度、含水率、埋置深度对筋土摩擦作用的影响程度依次减小;与盐渍土及石灰固化土相比,麦秸秆加筋大幅提高了土的抗压强度、抗剪强度与抗变形性能。麦秸秆具有良好的筋土摩擦性能和加筋效果,麦秸秆加筋能有效增强土的力学性能。     

麦秸秆加筋盐渍土的尺寸效应与制样问题处置

制备均匀且整体性较好的试样是保证室内实验结果可靠的前提条件。提出了两端压实的静力制样法,围绕制样中出现的几个问题,制定了适宜的应对措施。同时完成了不同直径的盐渍土和麦秸秆加筋土试样的抗压强度实验,分析了试样抗压强度的尺寸效应,以及试样直径与加筋条件间的比例关系。结果显示:采用两端压实的静力制样方法制备加筋土试样是可行的;两种试样均存在明显的尺寸效应;由于麦秸秆的加筋作用,使得麦秸秆加筋土不同尺寸试样的抗压强度尺寸效应大于盐渍土的,且其抗压强度的尺寸效应随试样尺寸的增大而越来越明显;适宜加筋长度为0.316倍试样直径,适宜加筋率0.25%。研究结果可为制备合格的加筋土试样提供参考,也有益于在未来的研究中选择更合理的麦秸秆加筋条件。     

麦秸秆加筋土的合理布筋位置和抗剪强度模型

利用三轴压缩试验,研究上部均匀布筋、整体均匀布筋和下部均匀布筋3种布筋位置的麦秸秆加筋石灰土的应力应变和抗剪强度特性.同时,借助WU模型理论探讨麦秸秆加筋土的强度模型.结果表明:(1) 麦秸秆的3 种布筋位置均能提高石灰土的抗剪强度和抗变形能力;(2) 不同的布筋位置对加筋土的内摩擦角改变较小,对黏聚力的增长影响较大;(3) 下部均匀布筋加筋土的抗剪强度指标高于整体均匀布筋的和上部均匀布筋的,将麦秸秆置于下部土中有利于加筋作用的发挥;(4) 麦秸秆加筋土的强度模型显示,强度的提高与麦秸秆的分布方式有关.研究结果对认识天然纤维加筋土的强度增长和抗变形机制具有指导作用.     

麦秸秆加筋黄土强度变形特性试验研究

基于现有的麦秸秆加筋土的研究基础下,探究白灰和麦秸秆共同作用下的加筋材料对土壤强度的影响。通过无侧限抗压强度试验和直接剪切试验,探究不同含量的白灰与麦秸秆对土壤抗压及抗剪强度的影响。试验结果表明：土体的抗剪强度在一定的范围内随麦秸秆含量的增加呈现先增大后减小的趋势,同时随试样中白灰含量增大而增大。其他材料的掺入明显提高了土体的黏聚力,但对内摩擦角提升不大。通过对朗肯土压力理论公式的修正,得出挡土墙高度与麦秸秆含量的关系。     

天津滨海软土不同应力路径下抗剪强度对比试验研究

现有基坑支护设计参数试验条件与实际不符。选取天津滨海新区海相软土为研究对象,进行三轴固结不排水试验、三轴不固结不排水试验和减p路径试验并对比分析了几种试验条件下土的强度参数。得到:滨海软土在不同应力路径下的强度与初期固结方式有关。减p路径对总应力状态下抗剪强度有影响,但对有效应力状态下抗剪强度基本无影响。在滨海软土基坑支护设计中,选用CU试验参数进行计算,设计偏于安全。     

麦秸秆的物理力学性能及加筋盐渍土的抗压强度

为研究滨海盐渍土的工程处理新方法,开展了防腐前后的麦秸秆吸水率、抗拉性能和加筋土的无侧限抗压强度试验。在SH胶中浸泡后的麦秸秆吸水率较天然麦秸秆明显降低,SH胶增强了麦秸秆的防腐能力;浸胶干燥后麦秸秆与天然麦秸秆相比、浸胶干燥后再浸水麦秸秆与天然浸水麦秸秆相比,前者的极限拉力和极限延伸率都高于后者,浸胶使麦秸秆的抗拉性能提高。考虑掺加不同加筋长度、不同加筋率、浸胶后呈干燥和湿润状态、不同形状的麦秸秆,测试了加筋滨海盐渍土的无侧限抗压强度。试验证实,石灰+麦秸秆加筋滨海盐渍土的抗压强度较石灰土有较大提高;加筋率0.25%和加筋长度10mm时的麦秸秆加筋土(试样直径50mm)的抗压强度最大;浸胶后呈湿润状态麦秸秆加筋土的抗压强度均高于浸胶后呈干燥状态麦秸秆加筋土的;掺加四等分的片状麦秸秆能更有效地增强加筋土的抗压强度。麦秸秆加筋不仅提高了土体的整体性和抗压强度,还限制了土体的横向变形。     

冻融循环作用下盐渍土抗剪强度变化规律研究

研究冻融循环作用对不同种类盐渍土抗剪强度的影响,对研究区域现场勘察取样,选取罗布泊地区两种典型天然盐渍土:氯盐渍土和硫酸盐渍土,分别配制最大干密度和最优含水率的试样,在不同冻融循环次数下进行三轴固结排水剪切试验,考察两类盐渍土的抗剪强度随冻融循环次数的变化关系。结果表明:氯盐渍土的抗剪强度参数c_d、φ_{d随冻融循环次数的增加而减小,但φd降低的趋势比较平缓;硫酸盐渍土的抗剪强度参数cd、φd随冻融循环次数的增加而减小;硫酸盐渍土的抗剪强度参数cd、φd减小的幅度均大于氯盐渍土。氯盐和硫酸盐特性的不同是导致两类盐渍土抗剪强度随冻融循环次数增加而呈现不同变化趋势的根本原因。}     

水泥对麦秸秆加筋土抗剪强度影响的实验研究

利用直剪试验对有无水泥掺加的麦秸秆加筋土抗剪强度进行对比,通过对试验结果的分析,发现水泥的添加通过扩大内摩擦角提高了加筋土的抗剪强度,从而揭示了水泥在加筋土中的作用。     

受石油污染的滨海盐渍土强度特性研究

以受石油污染的滨海盐渍土为研究对象,借助稠度、无侧限抗压强度及抗剪强度指标,量化石油污染对滨海盐渍土的影响程度。结果表明:随着石油污染水平的加剧,石油污染盐渍土的液限和塑限缓慢下降,塑性指数缓慢增大,但整体影响均较小;无侧限条件下,污染土的抗压强度随石油污染水平加剧而不断下降,污染土的破坏面呈自下向上发展的(45°+φ/2)态势。含油量越多,破坏面越大,在25%污染水平下,无侧限抗压强度较未污染的下降了70%,破坏面贯通整个试样;围压条件下,污染土的黏聚力和内摩擦角随污染水平加剧呈波动式反向变化,破坏形态体现为塑性,呈中部"鼓胀"应变硬化型。     

Direct shear tests of shear strength of soils reinforced by geomats and plant roots

To investigate the shear strength of root–geomat reinforced soil (RMS), direct shear tests were conducted in laboratory on soil samples cultivated with three–dimensional geomats and Bermuda grass. The test results showed that the shear strength of RMS could be significantly improved by the combined reinforcement with grass roots and geomats, particularly at a low vertical stress level. The shear strength increment was increased exponentially with the total reinforcement content of roots and geomats. Concurrently, the soil cohesion was significantly increased, but the influence on the friction angle was generally negligible. With the increase in root or geomat content and decrease in water content, both the soil shear strength and cohesion were remarkably increased. Owing to the higher tensile strength of geomat than that of roots, the effect of geomat content on shear strength was larger than that of root content. Furthermore, the shear strength increment caused by root–geomat reinforcement was larger than the sum of the respective increments caused by root and geomat. Moreover, the soil shear strength and cohesion increments induced by the combined root–geomat mutual interlocking effect were increased exponentially with the total reinforcement content.     

含水合物沉积物强度特性的三轴试验研究

针对含水合物沉积物基础力学试验数据相对缺乏的现状，分别采用通气法和预冻结法制备了含甲烷水合物和含四氢呋喃(THF)水合物的砂性沉积物试样，并通过低温高压三轴试验系统研究了含水合物沉积物的强度特性及其影响因素，重点分析了试样强度在不同水合物饱和度情况下的发展规律，并证实了试验反压的重要影响。结果表明：试样黏聚强度随水合物饱和度增加呈指数型增长。当水合物饱和度不高时(<50%)，试样内摩擦角变化不大；当饱和度较高时（>80%)，由于土颗粒咬合作用不能充分发挥，试样内摩擦角降低。另外，反压有助于提高水合物强度，从而提高含水合物沉积物的强度。     

Interfacial shear strength of fiber reinforced soil

The interfacial mechanical interaction between the reinforcement and soil matrix is a key factor in controlling the engineering properties of reinforced soil. To evaluate the factors affecting the interfacial strength properties of polypropylene fiber (PP-fiber) reinforced soil, single fiber pull-out tests were performed by using a modified special apparatus. It has been found that the designed pull-out test is an efficient method to qualitatively obtain the interfacial peak strength (IPS) and interfacial residual strength (IRS) of fiber/soil. Both the IPS and IRS decrease with water content increase, while increase with increasing soil dry density. The cement inclusions dramatically improve the interfacial shear strength of fiber/soil, and the IPS and IRS increase with an increase in additives content and curing time. Finally, by using scanning electron microscopy (SEM), the micromechanical interaction behavior between soil particles and fiber reinforcement were discussed. The interfacial shear resistance of fiber/soil depends primarily on the rearrangement resistance of soil particles, effective interface contact area, fiber surface roughness and soil compositions, etc.     

单层立体加筋砂土性状的三轴试验研究

针对加筋土中传统的筋材布置特点,提出了立体加筋土的概念,并设计了采用轴对称布置的单层立体加筋砂土的试验方案,进行了48组镀锌铁皮和橡胶板两种筋材的单层立体加筋砂土的室内三轴试验,探讨了不同立体加筋方式、不同围压作用下应力–应变及强度变化规律。通过试验结果对比,分析了立体加筋砂土同传统水平加筋砂土之间应力–应变关系和强度指标的差异规律,竖向筋高度对立体加筋砂土的强度影响,单侧和双侧布置竖向筋材等两种布筋方式对立体加筋砂土强度的影响,以及不同变形模量的加筋材料对立体加筋土强度的影响。试验结果表明:立体加筋砂土的强度随竖向筋的高度增加而增大;立体加筋不仅能提高砂土的粘聚力,同时也能增加砂土的内摩擦角,尤其是双侧立体加筋砂土;在竖向筋总高度相同时,双侧立体加筋形式比单侧立体加筋能更有效提高砂土的强度。     

型钢混凝土短柱受剪承载力计算模型研究

型钢混凝土（steel reinforced concrete,SRC）结构因承载力高、刚度大、耐火及耐久性能好等优点在高层及超高层建筑中被广泛使用,其中SRC柱作为主要竖向承重及抗侧力构件,其在地震作用下承载能力直接影响整体结构在地震作用下的响应。目前,对于SRC短柱受剪承载力计算方法有待深入研究,而各国规范或规程中使用的基于强度叠加法的半经验-半理论计算公式缺乏明确的力学模型作为支撑。为此,利用SRC短柱中钢筋混凝土（reinforced concrete,RC）部分与型钢及其内部混凝土部分的剪切变形相互关系,确定了RC部分与型钢及内部混凝土组合体到达其受剪承载力的先后顺序,并以此提出了基于强度叠加法的SRC短柱受剪承载力计算模型,并将该模型及现行规范的计算结果与文献记载的66个发生剪切破坏的SRC短柱的试验结果进行了对比。结果表明：模型可准确预测文献记载的66个发生剪切破坏的SRC短柱的受剪承载力;模型中对RC部分与型钢及其内部混凝土部分剪切变形的考量可准确定义SRC短柱在峰值荷载时的剪力分配机制,在实际工程设计时可依此判断SRC短柱中RC部分与型钢及其内部混凝土部分的承载力利用率,使SRC短柱的受剪承载力最大化。     

基于抛物线形库仑-莫尔准则的钢筋混凝土板抗冲切承载力

在刚塑性冲切计算模型的基础上,采用二次抛物线形库仑 莫尔混凝土强度准则,运用虚功原理,建立考虑混凝土板中抗弯钢筋销栓作用的冲切承载力计算式。根据已有板冲切试验研究成果,如冲切角和破坏时刻抗弯钢筋应力等数据,对板冲切承载力计算式进行简化,给出简化计算式。与国内外混凝土板冲切试验数据进行计算比较后发现,简化计算式的计算结果较好地符合实测承载力;抗弯钢筋的销栓作用约占钢筋混凝土板总冲切承载力的6%～11%,而忽略抗弯钢筋的销栓作用会给计算结果带来较大影响。