黄少鹏
北京中奥建工程设计有限公司运城分公司 山西 044000
摘要：在土木工程中，碳纤维布凭借自身耐久性与耐腐蚀性的性能，被国内外广泛应用，尤其是在混凝土柱抗震加固技术方面，备受国内外的关注。碳纤维加固混凝土结构作为一种新型的加固应用技术，在已经在交通工程，水利工程和建筑基础工程中广发应用和推广，并取得了良好的加固效果。但碳纤维材料不具备防火性能，一旦遇到突发火灾情况，胶体会受热融化发生结构破坏，碳纤维布脱离结构表面，复合体离散失去承载效果。因此，关于碳纤维材料防火性能的研究，也是下一步的研究工作重点。
关键词：碳纤维布；土木工程；应用综述
1滑坡的形成条件
在自然界中，无论是人工边坡还是天然斜坡都不可能是固定不变的。在人为因素和自然因素的影响下，斜坡体内部稳定性受到破坏，就会发生变化。滑坡灾害体的形成是多方面结合的产物，具体包括地质构造、地形地貌、外部条件、地层岩性等。
1.1斜坡的地形地貌
斜坡的高度、坡度、有效临空面、形态，都会影响斜坡的稳定性。通过观察分析斜坡的地形和地貌，可以了解斜坡的形成历史、成因和发展趋势。当斜坡坡度从21°开始，滑坡的数量急剧增大，是滑坡发生的突增点，所以21-35°是滑坡发生的最佳坡度。高山峡谷段岸坡、曲流的凹岸、冲沟沟壁、陡崖等处都容易发生滑坡带。顺直坡一般比较稳定，单薄的山嘴有利于崩塌的发生，但是不利于大型滑坡的发育；“凸”形坡比较陡峭，利于大型滑坡的发育；“凹”形坡大多数是古崩塌的残留后壁或老滑坡体后壁，地下水和地表水容易在这个地方汇集，长时间侵蚀斜坡体，可增加老滑坡或碎石土滑坡复活的可能性。
1.2斜坡的地层岩性
滑坡与某些岩性密切相关。容易发生滑坡的岩性包括呈区域性分布的页岩、粘性土、细砂岩、泥岩、软弱岩偶夹硬质岩地层、断线灰岩、富含泥质的岩浆岩、某些变质岩（片岩、板岩、千枚岩）。易滑岩组的易滑特性在很大程度上以大量出现覆盖层滑坡体现，这是由其自身特点决定的。
1.3斜坡的地质构造
地质构造条件是不稳定斜坡地下水分布、类型、运动规律和状态的重要影响因素。各种构造结构面（如层间错动面、节理面、片理面、断层面等）控制了滑坡滑动面的滑坡范围及空间位置，构造破碎带为滑坡的产生提供物料供给。缓坡、直立的坡体软弱结构面（裂隙、层面、节理等）、顺层、陡坡是发生滑坡的重要条件。在自然界中，断层破碎带就是容易发生滑坡的地带之一。当不稳定斜坡的走向和褶皱方向平行，且坡向和地层倾向一致时，就极有可能发生各种不同规模的滑坡。在遭受剧烈挤压的向斜核部地区或背斜轴部，由于节理裂缝发育比较充分，也比较容易孕育滑坡灾害。
1.4外部条件
降雨、地下水、地表水、地震、植被、人类的开挖工程活动等是诱发滑坡的外部因素。连续降雨比短时降雨更容易发生滑坡，降雨的强度越大，越容易发生滑坡。雨水降到地表以后，对斜坡坡体产生增重作用、侵蚀软化作用、水劈作用。
2碳纤维在土木工程中的应用综述
2.1理论研究
碳纤维布抗滑桩是在普通抗滑桩基础上发展起来的新型支挡结构，因而其计算理论均源于传统的弹性地基梁理论，碳纤维布抗滑桩与普通抗滑桩最大的区别就是碳纤维布与抗滑桩利用相互之间的粘结特性，形成一个新的复合体，共同承担外界荷载，改变了碳纤维布与桩体的荷载分担比，大大提高了桩体的承载力。
申永江团队提出双排抗滑桩滑坡推力的计算公式。其理论计算结果与实际工程中的监测结果相对比，证明该方法的正确性和适用性。完善了悬臂式双排桩的设计理论体系；王建锋基于前人研究的基础上，提出更加先进的抗滑桩阻力的计算理论公式，并提出了抗滑阻力的上、下限计算方法，该方法可直接用于实际工程中的阻力计算；王士川团队提出抗滑桩弹塑性设计模式，通过分析弹塑性区的稳定性，推导出了抗滑桩在锚固段弹塑性区临界深度的计算公式。微型桩作为一种新型的滑坡支挡结构，其边坡防治性能优于普通抗滑桩，正逐渐代替普通抗滑桩。为此，许多学者针对微型桩展开了一系列的研究。鲜飞在温克勒弹性地基理论的基础上建立了物理模型，并进行试验测试，依据测试数据计算内力，绘出内力图，分析微型桩在边坡加固中的作用机理、抗滑效果；吴文平针对分析组合结构的微型桩破坏特性，提出更加简化的力学计算公式，并同时提出了两种以用来估算微型桩内力的方法；姬栋宇分析桩体在土体等效集中荷载、桩侧土体摩擦力和土体自重应力外载作用的内力分布特征，推导出桩体剪力和弯矩的解析式。并依据桩体复合裂纹的分布特征，还得到了桩体结构的KI和KII应力强度因子解析式和裂纹张开位移COD计算式。
2.2试验研究
试验研究主要有两种形式：1）室内试验；2）室外试验。通过物理模型试验所得的结论比较有说服力而且也是解决实际问题的主要有效方式。其中，室内物理模型试验与室外现场试验相比较成本低、操作简易；室外现场试验所得的的结论更加贴近实际工程问题，但室外现场试验的开展所要考虑的因素多，比如：场地的选取、试验经费、试验所采用的器械、模型的制作、人员的安排、荷载的施加方式等因素。
我国对土木结构方面的碳纤维研究起步比较晚，在二十世纪九十年代才开始。目前的研究主要集中在碳纤维加固和修复钢筋混凝土桥、梁结构，且该技术已广泛应用，理论体系上愈加成熟，施工技术也越来越完善。
2007年，广西大学梁金福等人利用8根矩形梁在不同的试验条件下，对试验梁的破坏形态、抗弯刚度、裂缝开展情况以及极限承载力进行了研究，提出了极限承载力计算公式；邢丽丽团队通过从FRP加固形式、加固效果、影响因素及破坏机理等方面对混凝土梁的抗剪和抗弯性能两个方面进行了试验研究。并分别从抗剪、抗弯两个方面对FPR加固混凝土梁的加固方式及加固效果进行了研究与对比。华东交通大学的李丽以初始损伤、加固长度等为主要研究因素，对碳纤维板加固已受损梁的受弯性能进行了研究分析，试验结果表明：加固后的损伤梁其承载力可以提高为20%~54%且嵌固长度对该试验有影响；同济大学的张伟平团队通过对粘贴碳纤维布加固后的梁进行受弯试验发现：纵向碳纤维布可补偿主筋面积锈损，横向U型箍可抑制纵向碳纤维布的剥离；碳纤维布可以增强锈蚀梁的刚度和提高梁的整体性。
抗滑桩因其抗滑作用效果显著、实施安全简易等优势常应用于边坡加固中。因此，开展关于抗滑桩在土木工程中的研究探索，具有很大的社会价值。
陶志平等以具体实际工程案例为原型，建立试验模型，分别进行了三种室内模型试验，试验主要分析了坡体内部的压力和位移变化规律以及模型的受力情况。NanLi等进行了多次不同方案的振动台试验。试验结论表明，边坡中的微型桩能够有效提高抗震性，延缓地震滑坡灾害的发生，同时微桩加固后滑坡的坡面可以减小，特别是边坡脚趾。
3结语
滑坡形成过程中一般是后缘拉裂缝先形成，初期这些裂缝是断断续续的，逐渐连接成完整的弧形缝且展开宽度不断加大，最后可出现下错，并相继出现多级弧形张裂缝，侧翼剪裂缝发育稍迟于后缘弧形张裂缝，并由后缘向前缘延伸，由雁行不连续裂缝向连续裂缝发展。而新型碳纤维加固修复技术有着其自身的优势：强度大、耐腐蚀、使用范围大、操作简单等优点，主要应用于结构物出现的裂缝及破损部位的修补和加固。因此，随着地质灾害防治理论和社会实践的发展，碳纤维布这样一种新型加固方式也将继续得到广泛推广使用，同时也将必对我国的社会主义现代化建设事业产生积极的作用。
参考文献：
[1] 杨犇. 混凝土结构碳纤维布加固工艺分析[J]. 天津城建大学学报,2017,23(2):18-22.
[2] 罗志靖. 碳纤维布加固混凝土结构技术[J]. 福建质量管理,2018(8):141.