[01565930]湿度变化与冻融耦合作用下纤维加筋固化盐渍土的筋土作用机制

1.课题来源与背景 吸湿与冻融问题的存在且至今没能及时解决这些问题,不仅严重影响着盐渍土地区的发展建设,更是反映了盐渍土工程处理技术的基础理论研究的不足。开展此类科学研究,一是,因为工程建设与运行管理急需技术开发和理论指导;二则,可为预防和治理同类地质灾害提供技术服务。 天津滨海盐渍土分布区具有冬季冻结、春季融化、夏秋两季降水丰沛、浅埋地下水位、毛细水上升高度大等气候与环境地质特点。以研究湿度变化与冻融破坏对筋土作用及加筋土的力学性能的影响为目标,量化研究土的结构、抗压性能、筋土摩擦性能及筋土作用等。申请课题的研究内容是必要的。 2.研究目的与意义 研究目的：揭示变化湿度的纤维与石灰加筋固化盐渍土在冻融过程中的抗压性能及筋土摩擦性能随冻融的变化规律;探索在三个冻融阶段内不同湿度加筋固化土的筋土作用;研究在湿度变化与冻融耦合作用下,土的结构的阶段性变化及其与筋土作用的关联性问题,提出筋土作用的评价标准。 研究意义：研究成果有助于开展与冻融相关的地质灾害防治技术研究,可丰富与冻融相关的地质灾害防治理论,提升滨海盐渍土加固处理的合理评价标准和控制技术水平,为防治路堤工程事故与治理地质灾害提供理论参考,具有指导工程实践的意义。 3.主要论点与论据 （1）不同湿度的纤维加筋固化土在冻融过程中的抗压性能。为研究在不同湿度条件下,纤维加筋固化土的抗压强度随冻融的变化规律,开展了：不同湿度纤维加筋固化土的冻融实验;冻融前后,不同湿度纤维加筋固化土的无侧限抗压实验;依据抗压试验结果,划分冻融阶段。 （2）不同湿度的纤维加筋固化土在冻融过程中的筋土摩擦性能。为研究不同湿度与冻融耦合作用下的筋土摩擦性能,分析含水率与冻融次数对筋土摩擦性能的影响,开展了：不同湿度纤维加筋固化土的冻融实验;冻融前后,纤维与不同湿度土的拉拔摩擦实验;不同湿度与冻融次数条件下,纤维加筋土的水分迁移试验。 （3）不同湿度纤维加筋固化土在冻融过程中的微观结构与筋土作用。以SEM观察冻融前后加筋土的结构形貌与纤维分布,计算平面孔隙率;开展冻融前后纤维加筋土的核磁共振测试,计算土的孔隙面积,分析土的孔隙分布特征随冻融的变化规律;借助SPSS分析软件对固化土的四项微结构指标进行多元回归分析,建立纤维加筋土的微结构指标与强度间的相关关系,并研究其阶段性变化规律,量化评价加筋土的结构变化与筋土作用。 4.创见与创新 1)研究方法组合创新。以宏观、细观及微观的三种视域尺度（体视镜、核磁、实时CT）获得土的结构指标,开展三种冻融状态（冻结前、冻结中、融化后）土的抗压性能与筋土摩擦性能实验,实现了宏观与微细观研究方法的有机结合。 2)研究成果原始创新。揭示湿度与冻融耦合作用下的纤维筋土作用机制的阶段性变化规律。 5.社会经济效益,存在的问题 （1）社会经济效益 研究成果有助于开展与冻融相关的地质灾害防治技术研究,丰富了冻土与纤维加筋土强度的相关理论,为季冻区加筋土的力学性能评价与工程建设提供技术支持,具有指导工程实践的意义。 （2）存在问题 1)冻土研究多集中在冻胀与融陷、冻融土的力学性能、冻结时水的迁移、冻土的热物理性能、地基土的冻结与开挖等。针对加筋土的研究多为加筋条件、加筋土的力学性能、 土工格栅等土工合成材料加筋土的筋土界面摩擦性能、加筋土地基强度与变形计算等。 2)土中的纤维是随机分布的,纤维加筋土的加筋作用机制有别于土工格栅类加筋土的。“纤维弯曲机制与纤维交织机制”,仅是物理模型概念,应通过记录试样内部的筋土位移影像,进行全过程多视域的观测（核磁共振成像测试与实时X射线CT扫描）予以验证。特别是在“湿度与冻融”的耦合作用下,筋土作用如何变化,更需要从微细观层面上进行深入探索。 6.历年获奖情况 无