鹽沼蘆葦加筋淤泥質(zhì)土的重型擊實效果評價研究

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。

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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。