干濕循環(huán)條件下木質(zhì)素改良土抗剪強度研究

李方舟 付星 阿不都拉·木沙 尹博坦 徐金超 于壬楊

摘? 要：利用室內(nèi)靜三軸試驗研究干濕循環(huán)條件下不同木質(zhì)素?fù)搅康母牧纪恋目辜魪姸取⒄尘哿?、?nèi)摩擦角變化規(guī)律。試驗結(jié)果表明：相同干濕循環(huán)次數(shù)下，木質(zhì)素改良土的抗剪強度高于素土的抗剪強度，說明木質(zhì)素的摻入可以在一定程度上提高路基的水穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：干濕循環(huán);抗剪強度;粘聚力;內(nèi)摩擦角

中圖分類號：U414 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）32-0026-03

Abstract： The changes of shear strength， cohesion and internal friction angle of improved soil with different lignin content were studied by indoor static triaxial test. The test results show that under the same number of dry and wet cycles， the shear strength of lignin improved soil is higher than that of plain soil， indicating that the addition of lignin can improve the water stability of roadbed to a certain extent.

Keywords： dry and wet cycle; shear strength; cohesion; internal friction angle

引言

由于干旱少雨、氣候周期性的變化和季節(jié)性凍土地區(qū)路基普遍存在著冬季凍結(jié)春季融化自由水增多的現(xiàn)象，路基土處在降雨、融冰和自然蒸發(fā)的干濕循環(huán)過程中，其物理力學(xué)性質(zhì)也處于一個動態(tài)的變化過程[1]。木質(zhì)素作為一種天然有機高分子，能有效改善土的物理力學(xué)性質(zhì)[2]。本文研究了不同干濕循環(huán)次數(shù)對木質(zhì)素改良土抗剪強度的影響，最后確定合適的木質(zhì)素?fù)饺氡取?/p>

1 試驗材料及試驗方法

1.1 試驗材料

試驗所用土樣取自吉林省某高速公路施工用土取土場，根據(jù)《公路土工試驗規(guī)程》（JTG E40-2007）規(guī)定[3]進(jìn)行測試，試驗用土的基本物理指標(biāo)如表1所示。

1.2 樣品制備

本文試件為標(biāo)準(zhǔn)三軸試件，試件直徑39.1mm、高為80mm。

1.3 試驗方法

根據(jù)東北地區(qū)含水率調(diào)查結(jié)果確定本文干濕循環(huán)范圍為2%～14%（增濕-失水過程采取質(zhì)量控制）。把木質(zhì)素?fù)饺氡葹?%、3%、6%、9%、12%、15%（干木質(zhì)素質(zhì)量與干土質(zhì)量之比）試件放入溫度為 20±2℃，濕度為95%的養(yǎng)生箱內(nèi)養(yǎng)生28d后進(jìn)行干濕循環(huán)。循環(huán)次數(shù)為0、1、2、3、4、5次。分別在30kPa、60kPa、90kPa圍壓下依次進(jìn)行靜三軸抗剪強度試驗。

2 試驗結(jié)果分析

2.1 干濕循環(huán)對抗剪強度指標(biāo)的影響

素土及木質(zhì)素改良土養(yǎng)生齡期28d不同干濕循環(huán)次數(shù)下的抗剪強度試驗結(jié)果如圖1所示。從圖中可見在相同干濕循環(huán)條件隨著木質(zhì)素含量的增加試件的抗剪強度先增大后減小。而隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加素土的抗剪強度在逐漸減小后趨于平緩，木質(zhì)素?fù)搅繛?%和6%的改良土則先減小后增大，而9%、12%、15%的木質(zhì)素改良土基本呈下降趨勢。干濕循環(huán)次數(shù)達(dá)到5次時均趨于平緩，說明素土和木質(zhì)素改良土在5次干濕循環(huán)時基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。木質(zhì)素?fù)搅繛?%、9%、12%、15%的改良土在沒開始干濕循環(huán)之前抗剪強度有明顯提升，但隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加其抗剪強度下降幅度較大，而木質(zhì)素?fù)搅繛?%的改良土則一直比較穩(wěn)定。5次干濕循環(huán)結(jié)束后木質(zhì)素?fù)搅繛?%的改良土抗剪強度最大，干濕穩(wěn)定性最好。

2.2 干濕循環(huán)對粘聚力的影響

素土及木質(zhì)素改良土養(yǎng)生齡期28d不同干濕循環(huán)次數(shù)下的粘聚力試驗結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出干濕循環(huán)開始之前木質(zhì)素?fù)搅?5%的改良土粘聚力最大，素土次之。但5次干濕循環(huán)之后，木質(zhì)素?fù)搅?%的改良土粘聚力值最大，其他摻量的改良土粘聚力基本下降了50%。木質(zhì)素?fù)搅?%的改良土的干濕穩(wěn)定性較好，這與干濕循環(huán)次數(shù)對抗剪強度的影響結(jié)果保持一致。

2.3 干濕循環(huán)對內(nèi)摩擦角的影響

素土及木質(zhì)素改良土養(yǎng)生齡期28d不同干濕循環(huán)次數(shù)下的內(nèi)摩擦角試驗結(jié)果如圖3所示。從圖中可以看到干濕循環(huán)開始之前和5次干濕循環(huán)結(jié)束時木質(zhì)素?fù)搅?%的改良土內(nèi)摩擦角均比其他木質(zhì)素?fù)搅康膬?nèi)摩擦角大。因此可以判斷，木質(zhì)素?fù)搅?%的改良土抗剪強度主要受內(nèi)摩擦角的影響，而木質(zhì)素?fù)搅?%的改良土抗剪強度主要受粘聚力的影響。

3 結(jié)論

通過對不同木質(zhì)素?fù)搅康耐翗釉诓煌蓾裱h(huán)作用下進(jìn)行室內(nèi)靜三軸試驗，并對其結(jié)果進(jìn)行分析可以得出以下結(jié)論：

（1）素土和木質(zhì)素改良土在5次干濕循環(huán)時基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，木質(zhì)素的摻入可以有效提高素改良土的抗剪強度，其中在3%和6%摻量時抗剪強度較高。

（2）在干濕循環(huán)過程中，6%木質(zhì)素?fù)搅康母牧纪辆哂泻芎玫母蓾穹€(wěn)定性。

（3）木質(zhì)素?fù)搅?%的改良土抗剪強度主要受內(nèi)摩擦角的影響，而木質(zhì)素?fù)搅?%的改良土抗剪強度主要受粘聚力的影響。綜合比較6%為最佳摻量。

參考文獻(xiàn)：

[1]付星.干濕循環(huán)對木質(zhì)素改良土的工程特性研究[D].長春：吉林建筑大學(xué)，2019.

[2]張濤，蔡國軍，劉松玉，等.工業(yè)副產(chǎn)品木質(zhì)素改良路基粉土的微觀機制研究[J].巖土力學(xué)，2016，37（06）：1665-1672.

[3]JTGE40-2007.公路土工試驗規(guī)程[S].北京：人民交通出版社，2007.