纖維加筋土抗剪強度影響機理及本構(gòu)模型研究.pdf

1、軟弱土改良技術(shù)是巖土工程領(lǐng)域的研究重點，對結(jié)構(gòu)物的安全與穩(wěn)定意義重大。纖維加筋土是一種相對新型的軟弱土改良技術(shù)，具有改良效果顯著、工程造價低、施工方便和綠色無污染等優(yōu)點，已被成功應(yīng)用于路堤、擋土墻、基礎(chǔ)和邊坡防護等工程中。然而，纖維加筋土技術(shù)的文獻綜述表明，纖維加筋膨脹土的抗剪強度特性影響機理尚不清晰，且現(xiàn)有的纖維加筋土本構(gòu)模型大多無法考慮纖維與土界面相互作用效應(yīng)的演化規(guī)律。
　　本文的研究目的為:(1)檢驗采用隨機分布離散短黃麻

2、纖維改良合肥膨脹土的變動強度特性的可行性;(2)明確纖維含量、纖維長度、纖維分布形式、制樣參數(shù)（干密度和含水率）對黃麻纖維加筋膨脹土抗剪強度特性的影響效應(yīng)及其作用機理;(3)建立考慮纖維與土界面相互作用效應(yīng)演化規(guī)律的纖維加筋土本構(gòu)模型。為此，本文進行了以直剪和三軸壓縮試驗為主的室內(nèi)試驗、本構(gòu)模型理論推導以及本構(gòu)模型預測能力的試驗驗證。
　　室內(nèi)試驗研究結(jié)果證實了采用隨機分布離散短黃麻纖維改良合肥膨脹土變動強度特性的可行性。纖維含量

3、和纖維長度在提高土體抗剪強度特性方面具有最優(yōu)值，其微觀機理在于過高纖維含量和過長纖維會導致纖維間的扭結(jié)和纏繞，從而抑制甚至降低纖維加筋增強效應(yīng)的發(fā)揮。纖維分布形式以控制有效纖維內(nèi)拉應(yīng)力大小的方式?jīng)Q定著纖維加筋土抗剪強度特性的提高幅度。制樣參數(shù)（含水率和干密度）對纖維與土的接觸效應(yīng)影響顯著，纖維與土顆粒間的有效接觸面積及其界面摩擦系數(shù)是制樣參數(shù)影響纖維加筋增強效應(yīng)的微觀機理。
　　基于將應(yīng)力疊加法和能量均化技術(shù)相結(jié)合的思想，建立了各

4、向異性分布纖維加筋土本構(gòu)模型，其基本假設(shè)為:有效纖維在整個加載過程中處于彈性工作階段;有效纖維在纖維與土界面上的局部滑移控制著纖維加筋土破壞前的本構(gòu)行為，而破壞后的本構(gòu)行為由纖維的完全拉出控制。將纖維加筋土看成由修正劍橋模型土相和線彈性纖維相組成的復合材料，基于應(yīng)變增量協(xié)調(diào)、應(yīng)力增量疊加的原理，得到了表征纖維加筋土破壞前應(yīng)力和應(yīng)變間增量關(guān)系的彈塑性剛度矩陣?；诶w維加筋土破壞時有效平均正應(yīng)力和偏應(yīng)力的能量耗散率與外力功率的平衡關(guān)系，建立