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浅谈天然和合成纤维对土壤进行加固

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：李晨

[导读] 摘要：土壤加固被定义为一种改善土壤工程特性的技术。

        广州大学广东广州 510006
        摘要：土壤加固被定义为一种改善土壤工程特性的技术。通过这种方式，使用天然纤维加固土壤是古老而古老的想法。因此，第二次随机分布的纤维增强土壤在岩土工程中引起了越来越多的关注。本文在土壤加固中使用不同类型的天然纤维或合成纤维的主要问题通过参考已发表的科学数据。
        关键词：纤维；土壤；加固
        1简介
        1.1土壤加固的必要性
        通常可以将土壤视为四种基本类型的组合：碎石，沙子，粘土和淤泥。它通常具有低拉伸和剪切力强度及其特性可能在很大程度上取决于环境条件（例如干与湿）。另一方面，加固包括将某些材料与其他材料缺乏某些特性属性。因此，将土壤加固定义为一种改善土壤工程特性的技术。开发诸如抗剪强度，可压缩性，密度;和水力传导率。土壤加固罐由石柱，根桩或微桩，土钉组成和加筋土。主要是加筋土是复合材料由交替压实回填层和人造增强材料。因此，加强土壤质量的主要目的是改善土壤质量。它的稳定性，以增加其承载能力，并减少沉降和横向变形。
        1.2不同的土壤加固程序
        如前所述，土壤加固是一种天然或合成添加剂用于改善性能的土壤。有几种加固方法可用于稳定有问题的土壤。因此，土壤加固技术可以分为不同点的多个类别看法。然而，基于增强性能，新方法仍在正在研究以提高强度性能并减少有问题的土壤的膨胀行为。需要强调的是短纤维土壤复合材料最近第二次引起了岩土工程领域的关注。这个概念后面将是本文的后续内容，短纤维土复合材料力学性能研究与其他研究领域相比相对较新。
        2纤维和土壤加固
        2.1定义
        标准纤维增强土壤的定义为：包含随机分布的离散元素，即纤维，改善土壤的机械性能复合。纤维增强土壤表现为一种复合材料，其中拉伸强度较高的纤维嵌入基质中的土壤。土壤中的剪应力调动了土壤中的抗张性纤维，从而赋予土壤更大的强度。主要是，使用随机离散柔性纤维模拟了植物根系的行为，有助于土壤质量的稳定通过增加有效的近地表土壤的强度压力低。这样，实验室和一些现场飞行员测试结果得出令人鼓舞的结论，证明了潜在地使用纤维来增强土壤质量可以提供一种人工复制植被的影响。
        2.2分类
        研究表明，短纤维土壤复合材料可以看作是具有两个面的硬币。一侧包括将纤维随机直接包含到纤维束中基质，即土壤质量。另一侧包含定向纤维材料，例如土工合成材料家庭。强调前一个概念不如第二个概念知名仅用于优化纤维特性，纤维直径，长度，表面质感等，而且在加固机理上。McGown等，将土壤加固分为两大类，包括理想的不可扩展性和理想的可扩展性夹杂物。前者包括高模量金属带，可以加固土壤并抑制内部和边界变形。如果加固破坏，则会发生灾难性的破坏和土壤塌陷。
        3应用
        3.1路面层
        1991年，美国陆军工程兵团展示了改善未经处理和化学稳定的土壤的性能在路面工程中使用GEOFIBERS层加固土层。30厘米的纤维增强粉质砂土段提供了相较于同类通行证，通行次数增加了33％未加强的部分。格罗根和约翰逊（Grogan and Johnson）指出，加入土工纤维可减少多达90％的交通通过，直到黏土破裂为止（60％）通过直到修改的沙子失败，并且交通流量有所增加据报道，粉砂的性能。值得一提的是，PP Geofibers可以与路基土壤。它们的加入提高最大密度5％，降低压实的最佳含水量大约5％的土壤混合物。
        3.2挡土墙和铁路路堤
        Park和Tan显示使用60毫米增强的PP纤维粉质砂土墙增加墙的稳定性，降低土压力和墙的位移，当短纤维土壤与土工格栅一起使用，土工格栅的离子化可以导致高低洼建成区铁路路堤的垂直墙。如今，短纤维复合材料挡土墙在欧洲很常规，可促进种子粘附和根系渗透。

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        3.3保护斜坡及地基工程
        主要是混合有随机分布纤维的土壤可以可以在局部修复失败的斜坡时用作修补程序容纳不规则形状的失败斜坡。在土壤单板的加固中，例如垃圾掩埋场，纤维加固消除了平面加固中存在的锚固需求，并减少了侵蚀沟渠。混合物可以将大量的沙子和纤维喷涂到有问题的斜坡上，从而形成自由排水的重力保持结构。纤维增强也已与用于加固的斜坡或墙壁的平面土工合成材料。通过增加回填材料的剪切强度，纤维增强减少所需的平面加固量，并可能消除了二次加固的需要。据报道，纤维增强有助于消除浅层坡面上发生故障，降低了维护成本。显然，允许倾斜角的增加会减少斜坡所需的空间和土壤量。在土木工程中使用纤维的另一个概念是在承载力较差的土壤中建造地基，深层基础解决方案的成本可能不兼容的地方与低预算建筑项目的总成本。
        3.4地震工程
        纤维增强土壤的韧性和延展性为对抗地震地质结构有益。根据在日本MakiuchiMinegishi，有两种类型的使用合成纤维的土力增强技术。在第一种技术中连续长丝用于非粘性颗粒土壤。例如，TEXSOL产品属于法国最早开发的这一类别。在这种类型中，细丝被混合通过喷射混合，以指定的水分含量使用细砂设备和纤维-沙子混合物在现场建立。TEXSOL方法的成功现场应用是由Leflaive描述。第二种土方加固技术是使用日本安内斯公共工程研究所于1997年引入的短长度人造短纤维。
        4执行问题
        4.1缺乏科学标准
        尽管对结果进行了大量研究使用纤维和刨花改良土壤的特征，仍然没有专门的科学标准或技术实地项目。
        4.2纤维结团和结团
        局部聚集（结块）和纤维折叠（成球）是与纤维-土壤复合材料有关的两个问题。通过这种方式，光纤长度超过2英寸。未发现（51毫米）明显改善土壤特性，并证明更难在实验室和野外实验。同样，成功已经发现了滚筒混合技术，能够提高土壤复合材料的均匀性和易于制造性。
        4.3纤维与土壤的附着力
        主要是发现在纤维-基质界面的粘附由以下三个因素控制：（a）剪切由于表面形状和粗糙度而导致的土壤阻力纤维;（b）表面上的压缩摩擦力由于土壤收缩而产生的纤维；（c）内聚性的土壤。此外，这三个因素中的每一个都会受到天然纤维尺寸变化的影响，这种变化可能是由于变化引起的湿度和温度。
        5优势
        与系统加固的土壤相比，随机分布式纤维增强土壤表现出一些优势。主要是随机分布的纤维增强土壤模拟物的制备外加剂使土壤稳定。只需添加离散纤维并与土壤混合，很像水泥，石灰或其他添加剂。随机分布的纤维具有强度各向同性和极限潜在的弱点平面可以平行于定向加固。纤维材料与其他材料相比具有成本竞争力。认为在开裂之前，纤维似乎对材料性能没有明显影响，是由于纤维的夹杂改变了破坏机理防止张力裂纹的形成。米勒和里法报道说，压实粘土的收缩裂缝减少和水力传导率随着增加而增加。纤维含量。事实证明，与水泥砂浆一起使用的植物纤维可以生产高性能的纤维板，可替代石棉水泥。可以实现更高的经济当植物纤维与土壤一起使用以形成承重结构时。已经证实，纤维的添加显着提高了砂的液化强度。
        6结论
        结块和纤维的结球和纤维对土壤的粘附是三大主要因素复合短土涉及的执行问题生产。可用性，经济效益，易于操作且快速实现表演在所有天气条件下使用的可行性是短纤维复合土壤的一般优势。技术在土壤加固中使用纤维的好处包括：预防拉伸裂纹的形成，增加了水导率和液化强度，降低了热导率和建筑材料的重量，抑制膨胀趋势膨胀土壤；并降低土壤脆性。同样，全面的文献回顾表明，使用岩土工程中的天然和/或合成纤维在包括铺装层（筑路）在内的六个领域中是可行的，挡土墙，地震工程，铁路路堤，保护斜坡和土壤基础工程。最后要强调的是，短纤维复合土壤仍然是在岩土工程中相对较新的技术。
        参考文献
        [1] 刘寒冰,何岩,魏海斌,等.聚丙烯纤维改良粉煤灰土的动力特性[J].吉林大学学报(工学版), 2010, 03: 672-675.
        [2] 唐朝生,施斌,蔡奕,等.聚丙烯纤维加固软土的试验研究[J].岩土力学,2007, 28( 9) : 1796-1800．
        作者简介：李晨(1997-)，女，汉族，江西鹰潭人，广州大学硕士研究生，研究方向：岩土工程