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玻璃纤维土的工程特性试验研究及工程应用

作　者: 刘芳
导　师: 孙红
学　校: 上海交通大学
专　业: 岩土工程
关键词: 玻璃纤维土 工程特性 三轴试验 渗透试验 边坡稳定性分析 CHASM
分类号: TU521.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 81次
引　用: 1次
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内容摘要


纤维土的发明和应用是土木工程技术上的一个重大进步。对以玻璃纤维为加筋材料的纤维土的研究在国内外还未见报道。由于玻璃纤维具有多种优异的材料特性及广阔的发展前景,因此本文以玻璃纤维为加筋材料,研究玻璃纤维土的工程特性及其工程应用。首先对纤维土及玻璃纤维进行介绍,提出将玻璃纤维作为加筋材料的纤维土这一创新性研究课题;之后通过室内不固结不排水三轴试验和渗透试验研究玻纤土的应力-应变关系、强度特征和渗透特性,最后对纤维土填土边坡的稳定性进行分析。室内三轴试验研究了纤维长度、掺入量、密实度、含水率及围压等因素对玻纤土性质的影响,并对试验结果进行了理论分析。试验结果如下:(1)当轴向应变较小( ? 1<1%)时,玻璃纤维的加筋作用不明显,随着轴向应变的增加,加筋作用逐渐增大。(2)相同围压下,玻璃纤维长度越长、掺入量越多、密实度越高,则玻纤土的最大主应力差越大、加筋效果越好、抗剪强度越高;含水率的影响情况则相反;(3)随着纤维长度、掺入量及密实度的增加,玻纤土的黏聚力c值明显增加,内摩擦角φ值则提高幅度不大;随着含水率的增加,玻纤土的强度指标逐渐降低。(4)玻纤土的初始切线模量随着围压、纤维长度、掺入量、密实度的增加而增加,随着含水率的增加而减小。根据试验结果,得出了单一影响因素与初始切线模量之间的近似关系式,其可为试验及工程应用提供参考。通过渗透试验研究了玻纤土的渗透性能,试验结果表明:密实度为95%的玻纤土,当纤维长度在5cm至30cm之间,掺入量在0.5‰至5‰之间时,玻纤土的渗透系数取值范围在0.008 cm/s与0.011 cm/s之间。针对玻纤土在工程应用中的边坡加固工程,采用了边坡稳定性评估的商业软件CHASM,通过安全系数的计算,对玻纤土边坡的稳定性进行了分析,结果显示:加入玻纤土后,边坡的安全系数显著增加,且随着纤维长度、掺入量及加筋厚度的增加而增大;滑动圆弧深度也随着加筋厚度的增加而加深。工程应用中应根据实际情况并结合经济角度选择合适的纤维长度、掺入量及加筋厚度。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 加筋土简介  10-11
  1.2 纤维土概述  11-14
    1.2.1 纤维土的简介  11-12
    1.2.2 纤维土的研究现状  12-13
    1.2.3 纤维土的作用机理  13-14
  1.3 玻璃纤维简介  14-17
    1.3.1 玻璃纤维主要成分  14-15
    1.3.2 玻璃纤维材料分类  15
    1.3.3 玻璃纤维的特点  15-16
    1.3.4 玻璃纤维的现状  16-17
  1.4 本文研究内容  17-18
第二章 玻纤土的三轴试验研究  18-33
  2.1 引言  18
  2.2 玻纤土三轴试验的研究  18-22
    2.2.1 试验设备  19
    2.2.2 试验材料  19-20
    2.2.3 试验方案  20
    2.2.4 试验步骤  20-22
  2.3 试验结果及分析  22-31
    2.3.1 试样破坏特点  22-23
    2.3.2 应力—应变关系曲线  23-28
    2.3.3 最大主应力差  28-29
    2.3.4 加筋效果  29-31
  2.4 本章小结  31-33
第三章 玻纤土的强度和变形特征  33-46
  3.1 引言  33
  3.2 强度指标  33-38
  3.3 抗剪强度  38-40
  3.4 初始切线模量  40-45
  3.5 本章小结  45-46
第四章 玻纤土的渗透试验研究  46-52
  4.1 引言  46
  4.2 玻纤土渗透试验的研究  46-49
    4.2.1 试验原理  46-47
    4.2.2 试验设备  47-48
    4.2.3 试验方案  48
    4.2.4 试验步骤  48-49
  4.3 试验结果及分析  49-51
    4.3.1 纤维长度影响  49-50
    4.3.2 纤维掺入量影响  50-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章 玻纤土边坡稳定性分析  52-69
  5.1 引言  52
  5.2 稳定性分析方法介绍  52-55
    5.2.1 极限平衡法  53
    5.2.2 数值分析法  53-54
    5.2.3 综合方法  54-55
  5.3 计算软件CHASM 介绍  55-62
    5.3.1 CHASM 的计算原理  55-61
    5.3.2 CHASM 的参数要求  61-62
  5.4 玻纤土边坡稳定性分析  62-68
    5.4.1 玻纤土边坡稳定性分析原理  62
    5.4.2 玻纤土边坡的稳定性分析  62-68
  5.5 本章小结  68-69
第六章 结论与展望  69-71
  6.1 主要结论  69-70
  6.2 展望  70-71
参考文献  71-75
致谢  75-76
攻读硕士学位期间完成的科研成果  76

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑材料 > 非金属材料 > 砂、石、土、渣材料 > 土
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