郜 曉,劉妮娜,2,李 俊,韓一開,飛 菲

(1.長安大學(xué)地測學(xué)院,陜西 西安 710054;2.西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710054;3.上海市地震局,上海 200062)

0 引言

驪山山前段斷裂位于渭河盆地東部,整體走向NW,傾向NE,傾角一般為55°。斷裂以垂直位錯為主要活動方式,是一條全新世活動斷裂[1]。該斷裂的存在嚴(yán)重影響了西安市的發(fā)展和工程建設(shè),它的存在使得工程場地的完整性被破壞,斷裂帶鄰近區(qū)域的工程建設(shè)將面臨土體強(qiáng)度不足等問題。在以往的研究中,為了增強(qiáng)土體強(qiáng)度,通常對土體進(jìn)行改良。改良土常用的方法有摻加入各種纖維、土工織物等材料提升土體強(qiáng)度。聚丙烯纖維和玻璃纖維在提升土體強(qiáng)度中的應(yīng)用已經(jīng)有一定的研究基礎(chǔ)和工程實(shí)例驗(yàn)證[2]。

加筋技術(shù)的理論研究在工程建設(shè)中不斷發(fā)展完善。因?yàn)槭┕すに嚭唵?、材料廉價且能有效提高場地的工程性質(zhì),加筋土被廣泛應(yīng)用于路基工程、邊坡工程等換填工程項(xiàng)目。加筋技術(shù)理論研究中主要利用正交試驗(yàn)對加筋材料改良土體的強(qiáng)度效果進(jìn)行分析。正交試驗(yàn)是在保證達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康那疤嵯聹p少試驗(yàn)次數(shù)的一種試驗(yàn)方法。在改良土試驗(yàn)方面,正交試驗(yàn)通常以改良材料為因子,觀察改良黃土體的強(qiáng)度等靜力學(xué)參數(shù)變化情況。李志斌等[3]、楊博瀚等[4]利用正交試驗(yàn)研究不同配比條件下的水泥土的力學(xué)性質(zhì);陳四利等[5]研究動荷載作用下腐蝕介質(zhì)對水泥土動力特性的影響,分析對比不同腐蝕介質(zhì)的影響程度;鄧友生等[6]、李沛達(dá)等[7]探究了玄武巖短纖維加筋土提高土體強(qiáng)度的機(jī)理。盧浩等[8]、安寧等[9]在邊坡降沖刷試驗(yàn)中,得出加筋土能有效降低黃土崩解和邊坡沖刷。

在工程應(yīng)用中加筋土的靜力學(xué)研究成果得到驗(yàn)證,但隨著實(shí)際工程條件復(fù)雜程度的不斷增加,靜力學(xué)的研究已經(jīng)不能完全應(yīng)用于工程實(shí)際情況。因此,隨著動荷載作用下土體強(qiáng)度研究的不斷發(fā)展成熟[10],加筋土的動力特性試驗(yàn)研究也受到關(guān)注。馬閆等[11]、張航等[12]分別將玻璃纖維、柵格加入土體中,探究在不同加筋方式條件下加筋土的動力力學(xué)性質(zhì);李勝男等[13]在對玄武巖纖維加筋土的動力特性研究中,得出在對纖維加筋土的動力特性研究中應(yīng)該需要考慮含水率、圍壓、纖維含量等因素影響;閆春嶺等[14]、趙中華等[15]分析行車荷載過程中土體內(nèi)部孔隙水壓力的主要影響因素;馬林等[16]對加筋土的動彈性模量進(jìn)行研究,提出動彈性模量受不同因素影響的衰減預(yù)測模型;田兆陽等[17]對軟土進(jìn)行動力學(xué)研究,利用最小二乘法擬合出較為簡單的軟土參與應(yīng)變和軟化指數(shù)的模型;李麗華等[18]、王家全等[19]對建筑垃圾、礫性土的加筋情況開展動三軸試驗(yàn),探究軸向荷載作用下的累計(jì)變形發(fā)展規(guī)律;褚峰[20]利用動單剪儀對滌綸纖維紗加筋黃土進(jìn)行試驗(yàn),得出纖維的抗震最優(yōu)摻入比。在前人研究中動荷載作用下加筋土的動力力學(xué)特性和規(guī)律不斷被揭示。

工程場地是影響工程建設(shè)的重要因素,針對特殊工程場地的加筋土研究尚未有較多理論成果,尤其是針對臨近斷裂帶這種特殊工程場地中的加筋土動力特性研究缺乏。因此,通過對驪山山前斷裂帶區(qū)域內(nèi)典型工程場地取土,根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)置變量,制重塑纖維加筋土并進(jìn)行動三軸試驗(yàn),探究不同飽和度、纖維材料、纖維含量和纖維長度的加筋土動彈性模量變化規(guī)律,并進(jìn)一步通過核磁共振手段對加筋黃土孔隙變化特征進(jìn)行分析?；谏鲜鲈囼?yàn)結(jié)果,以期為類似的斷裂帶內(nèi)工程建設(shè)土體的改良提供理論依據(jù)。

1 理論依據(jù)

1.1 動彈性模量計(jì)算理論依據(jù)

試驗(yàn)為探究斷裂帶附近的加筋土體的動力特性對加筋土體開展動三軸試驗(yàn)。在測量動彈性模量的試驗(yàn)中軸向施加逐級增大的動循環(huán)荷載,每級循環(huán)荷載震動12次,相當(dāng)于7級地震[21],震級與等效循環(huán)次數(shù)關(guān)系如表1所列。

表1 震級與等效循環(huán)次數(shù)關(guān)系Table 1 Relationship between magnitude and number of equivalent cycle

對于某一時刻的動應(yīng)力-動應(yīng)變可繪制滯回曲線(圖1)。通過圖1可計(jì)算出這一級循環(huán)荷載的動彈性模量,即可繪制動彈性模量的變化曲線[22]。動彈性模量由式(1)確定。

圖1 動應(yīng)力-動應(yīng)變滯回曲線Fig.1 Hysteretic curve of dynamic stress-dynamic strain

(1)

式中:σd代表動應(yīng)力;εd代表動應(yīng)變。

根據(jù)動應(yīng)力-動應(yīng)變滯回曲線可繪制動應(yīng)力-動應(yīng)變關(guān)系曲線,進(jìn)一步使用H-D雙曲線模型對黃土骨干進(jìn)行模擬[23-24],通過線性擬合得出動彈性模量和動應(yīng)變之間的關(guān)系(圖2)。在H-D雙曲線模型中,根據(jù)動應(yīng)力-動應(yīng)變幅值曲線,引入試驗(yàn)參數(shù)a、b插入式(2)中,并結(jié)合式(1),得到式(3),即可得到1/Ed-εd的關(guān)系曲線,通過參數(shù)a、b即可擬合成一條直線。當(dāng)εd趨近于0時,即最大動彈性模量Ed,max趨近于1/a。

圖2 動彈性模量和動應(yīng)變擬合關(guān)系Fig.2 Fitting relationship between dynamic elastic modulus and dynamic strain

(2)

(3)

1.2 核磁共振試驗(yàn)理論依據(jù)

核磁共振試驗(yàn)作為一種無損、快速檢測樣本內(nèi)部孔隙分布的試驗(yàn)手段,其技術(shù)原理是在外部磁場作用下,試樣內(nèi)部水分子中的氫原子核發(fā)生偏離。將氫原子核從偏離狀態(tài)至平衡狀態(tài)所用時間稱為馳豫時間T2。對試樣進(jìn)行核磁共振試驗(yàn)可以得到T2分布曲線,反演曲線便可得到土體內(nèi)部孔隙的大小及分布情況。

根據(jù)核磁共振試驗(yàn)原理,土體的馳豫時間T2表達(dá)式為[25]:

(4)

一般情況忽略流體自由弛豫時間和擴(kuò)散弛豫時間,因此得到式(5):

(5)

又因?yàn)榱黧w表面弛豫時間表達(dá)式為:

(6)

(7)

則試樣內(nèi)部孔隙的尺寸與存在于該孔隙內(nèi)部的流體產(chǎn)生的弛豫時間T2成正比,即弛豫時間T2越大,代表試樣內(nèi)部孔隙的尺寸越大;該弛豫時間T2范圍下的信號幅值越大,說明處于該尺寸下的孔隙越多。

1.3 正交試驗(yàn)理論

正交試驗(yàn)是研究多個因素多種水平的科學(xué)試驗(yàn)方法。與全面的試驗(yàn)次數(shù)相比,正交試驗(yàn)從正交表中選取具有代表性的點(diǎn)開展試驗(yàn),極大地減少了試驗(yàn)次數(shù),并能從開展的試驗(yàn)結(jié)果中獲取各因素對結(jié)果指標(biāo)的影響關(guān)系[3-4]。在正交試驗(yàn)中,因素是對結(jié)果指標(biāo)可能有影響的被研究因子。因素水平為該因素在試驗(yàn)研究中所設(shè)定的具體狀態(tài)。指標(biāo)是試驗(yàn)的設(shè)計(jì)考察結(jié)果。在任意正交試驗(yàn)中需要考慮以下兩個因素:第一,正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表中因素所在列的各水平出現(xiàn)的次數(shù)一致;第二,任意兩因素所在列構(gòu)成的各有序數(shù)數(shù)量一致。

2 試驗(yàn)概述

2.1 試驗(yàn)儀器與材料

動三軸試驗(yàn)儀器采用英國GDS動三軸儀(圖3),試驗(yàn)加載過程中由計(jì)算機(jī)通過專用軟件GDSLab進(jìn)行試驗(yàn)參數(shù)控制和數(shù)據(jù)采集。核磁共振試驗(yàn)儀器試驗(yàn)使用蘇州紐邁試驗(yàn)分析儀器股份有限公司生產(chǎn)的MacroMR12-150H-I核磁共振孔隙分析儀(圖4)測定土樣的T2譜曲線,試驗(yàn)儀器磁體強(qiáng)度0.5 T,儀器主頻率12 MHz,探頭線圈直徑150 mm。

圖3 動三軸試驗(yàn)儀Fig.3 Dynamic triaxial test

圖4 核磁共振試驗(yàn)儀Fig.4 Nuclear magnetic resonance tester

試驗(yàn)用土采用西安市臨潼區(qū)驪山山前斷裂帶第四系馬蘭黃土,該層黃土顏色呈褐黃色無層理,不含鈣質(zhì)結(jié)核,土質(zhì)較堅(jiān)硬(圖5)。黃土的基本物理力學(xué)參數(shù)列于表2。

圖5 斷裂帶場地黃土Fig.5 Loess in fault zone

表2 黃土基本物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)Table 2 Basic physical and mechanical properties of loess

試驗(yàn)材料采用玻璃纖維和聚丙烯纖維(圖6)。兩種纖維價格低廉且性能良好,耐酸耐腐蝕性極強(qiáng)。其力學(xué)參數(shù)和壽命參數(shù)更符合實(shí)際工程要求。兩種纖維基本物理力學(xué)參數(shù)列于表3。

圖6 纖維材料Fig.6 Fiber material

表3 不同纖維力學(xué)參數(shù)Table 3 Mechanical parameters of different fibers

2.2 動三軸試驗(yàn)與正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用靜力壓縮法制取常規(guī)動三軸試樣,試樣規(guī)格為39.1 mm×80 mm(圖7)。制備土樣時,首先將黃土風(fēng)干、將稍大顆粒的土碾碎,根據(jù)《土工試驗(yàn)規(guī)范》[26]中規(guī)定及試驗(yàn)土樣直徑,取適量的土過2 mm篩。按照正交試驗(yàn)方案制取試樣,將不同飽和度的黃土密封靜置24 h以上,保證含水率均勻。

圖7 不同含量玻璃纖維加筋土土樣Fig.7 Reinforced soil samples with different contents of glass fiber

動三軸試驗(yàn)使用英國GDS動三軸儀,采用應(yīng)力控制加載方式對土樣施加動荷載。試驗(yàn)時動荷載選用頻率為1 Hz的等幅正弦波循環(huán)荷載,圍壓設(shè)置為100 kPa,固結(jié)比KC取1.0,固結(jié)過程中不排水。

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)中,根據(jù)試驗(yàn)材料分為玻璃纖維和聚丙烯纖維兩組試驗(yàn)。以玻璃纖維加筋土的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)為例,試驗(yàn)以纖維含量、土體飽和度、纖維長度為因素,根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)每個因素取3種水平。

即各因素各水平具體為:纖維含量(0.3%、0.6%、0.9%)、土體飽和度(50%、70%、95%)、纖維長度(6 mm、9 mm、12 mm)。因而本次正交試驗(yàn)可按L9(34)進(jìn)行正交表頭設(shè)計(jì)(表4)。按照正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的條件進(jìn)行動三軸試驗(yàn),得到各次試驗(yàn)加筋黃土的動力特性指標(biāo),通過分析進(jìn)一步判斷出各因素對指標(biāo)的影響程度。

表4 正交試驗(yàn)表Table 4 Orthogonal test table

同時為了進(jìn)一步研究纖維對黃土動力特性的影響,還設(shè)計(jì)了三組未加纖維的素黃土在相同圍壓、相同振動頻率下的動三軸試驗(yàn)。

3 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 動彈彈性模量計(jì)算

根據(jù)本試驗(yàn)結(jié)果可繪制兩種纖維材料加筋土的1/Ed-εd關(guān)系曲線(圖8)。由圖可知,每條曲線的擬合指數(shù)R2均在98%以上,說明加筋黃土在動本構(gòu)關(guān)系上符合H-D雙曲線模型。

圖8 兩種材料的1/Ed-εd曲線Fig.8 1/Ed-εd curves of two fiber materials

3.2 極差分析

表5為玻璃纖維、聚丙烯纖維加筋土的試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表。表6為兩種纖維的極差分析。其中:Ki為各水平下總響應(yīng)值,可解釋為某個因素在各水平的指標(biāo)之和,ki為其平均值。極差R表示Ki最大值與最小值之差,其值越大,表明該因素對試驗(yàn)結(jié)果的影響越強(qiáng),即根據(jù)極差大小判斷各因素的主次關(guān)系。

表5 試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表Table 5 Statistical table of test results

表6 兩種纖維加筋土極差分析表Table 6 Range analysis table of soil reinforced with two kinds of fibers

由表6結(jié)果可知:對比三個因子的極差,玻璃纖維由飽和度所產(chǎn)生的極差為56.264 MPa,相比于纖維含量和纖維長度的極差為15.211 MPa和15.865 MPa。得出動彈性模量的主要影響因子為飽和度,其次為纖維長度,最后為纖維含量。聚丙烯纖維也表現(xiàn)出同樣的規(guī)律。對比九組試樣,玻璃纖維的最大動彈性模量是第四組試驗(yàn)其數(shù)值為187.97 MPa;第二組試驗(yàn)動彈性模量最小103.41 MPa,兩者極差為84.56 MPa。聚丙烯纖維的最大動彈性模量是第七組其數(shù)值為172.12 MPa;最小為第八組111.11 MPa,兩者極差為61.01 MPa。

3.3 方差分析

方差分析是直接分析因素影響結(jié)果的處理方法。為確定各試驗(yàn)因子對結(jié)果影響的顯著性程度,探究影響因素的最優(yōu)含量,對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果處理軟件的數(shù)據(jù)處理,最終結(jié)果如表7所列。在方差分析中,自由度與選取的因素?cái)?shù)量有關(guān),F值的大小是該因素對測試指標(biāo)影響程度的反映,其值越小說明該因素對測試指標(biāo)的影響越顯著。由表可知,飽和度對纖維加筋土的動彈性模量影響極為顯著,纖維含量和纖維長度對動彈性模量有一定影響。探究最優(yōu)配合比時,結(jié)合圖9的因素與指標(biāo)關(guān)系圖,可得出玻璃纖維加筋土和聚丙烯纖維加筋土的優(yōu)水平均為0.6%的纖維含量、50%土體飽和度、12 mm的纖維長度。

表7 兩種纖維加筋土方差分析Table 7 Analysis of variance of soil reinforced with two kinds of fibers

圖9 因素與指標(biāo)關(guān)系Fig.9 Relationship between factors and indicators

4 加筋土動彈性模量影響因素分析

4.1 土體飽和度的影響

從表8中可以得出,在飽和度為50%條件下玻璃纖維加筋土的動彈性模量是黃土的1.5倍,聚丙烯纖維加筋土是黃土的1.4倍。飽和度為70%條件下分別提高到1.7倍、1.6倍;95%飽和度下分別是素黃土的1.4倍、1.5倍。在相同飽和度條件下,纖維加筋黃土的動彈性模量明顯高于素黃土。這是由于纖維和土體拌合,纖維絲與土顆粒相互接觸、嵌合,束縛土顆粒的移動。纖維自身表面并非平整光滑,因此在纖維表面存在不平整情況。在振動荷載作用下,土體顆粒和纖維材料的接觸面在外力的作用下產(chǎn)生相互錯動的趨勢,此時二者接觸面產(chǎn)生摩擦力和咬合力,阻礙土體破壞。對比素黃土內(nèi)部結(jié)構(gòu),纖維加筋土不僅存在土顆粒之間的膠結(jié)、摩擦嵌合作用,還存在纖維絲與土顆粒之間的摩擦、嵌合等作用。因此,在相同飽和度條件下,土體的夾纖維化作用提高了黃土的動彈性模量。

表8 試驗(yàn)擬合參數(shù)、最大動彈性模量Table 8 Fitting parameters and maximum dynamic elastic modulus

隨著飽和度的增加,加筋黃土和素黃土的動彈性模量呈減小趨勢。土體飽和度從50%增加到95%,玻璃纖維加筋土的動彈性模量降低了27.8%,聚丙烯纖維加筋土的動彈性模量降低了22.5%,黃土降低了26.8%。無論是纖維加筋土還是素黃土,隨著飽和度的增加,土顆粒之間的大部分孔隙會被自由水填充。在水的作用下,土體顆粒之間的膠結(jié)物質(zhì)會被水溶解,膠結(jié)結(jié)構(gòu)被破壞;同時土顆粒之間的自由水起到潤滑作用,降低了土顆粒與土顆粒之間的摩擦力;纖維加筋黃土中纖維與土顆粒之間的摩擦也會隨孔隙中水的含量而降低。因此,在振動荷載作用下,隨著土體飽和度的增加,土體的破壞更加容易,即加筋土土體的動彈性模量隨飽和度的增加而降低。

4.2 纖維長度的影響

玻璃纖維加筋土和聚丙烯纖維加筋土的動彈性模量隨長度變化趨勢如圖10所示。由圖可知二者的變化趨勢相同,都為動彈性模量隨纖維長度的增加而增加。纖維長度從6 mm增加到12 mm,玻璃纖維加筋土的動彈性模量增加了112%,聚丙烯纖維加筋土的動彈性模量增加了107%。玻璃纖維加筋土動彈性模量的增加幅度高于聚丙烯纖維加筋土。隨著纖維長度的增加,顆粒與纖維的接觸界面增加,土-筋界面的摩擦力和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有效面積增加,加強(qiáng)了土體與纖維的相互作用。纖維加筋土的動彈性模量在振動荷載作用下隨摻入纖維長度的增加而增加。

圖10 動彈性模量隨纖維長度變化圖Fig.10 Change of dynamic elastic modulus with fiber length

4.3 纖維含量的影響

玻璃纖維加筋土和聚丙烯纖維加筋土的動彈性模量隨纖維含量的變化趨勢如圖11所示,其增長趨勢呈先增長后降低。在土顆粒與纖維接觸界面,纖維含量相對較低時,纖維與土顆粒之間的相互作用更加明顯,土體與纖維的結(jié)合就愈發(fā)的緊密,整體性就越強(qiáng),纖維加筋效果更突出,在振動荷載作用下土體的動彈性模量呈上升趨勢。隨著纖維在土體中的含量逐步增加,土體與纖維的隨機(jī)拌合會導(dǎo)致纖維和纖維之間的接觸增加,纖維和纖維的接觸面相對于顆粒與纖維的接觸面為軟弱接觸面,加筋土土體在振動荷載作用下強(qiáng)度降低。因此,加筋土的動彈性模量呈現(xiàn)先增加后降低的變化情況。圖中兩條曲線的增長變化說明在該纖維含量范圍內(nèi)存在最優(yōu)纖維含量,而處于最優(yōu)含量的纖維加筋土其動彈性模量達(dá)到峰值。從圖11中明顯看出玻璃纖維加筋土和聚丙烯纖維加筋土的最優(yōu)含量不同,聚丙烯纖維加筋黃土的最優(yōu)含量低于玻璃纖維加筋黃土。

圖11 動彈性模量隨纖維含量變化圖Fig.11 Change of dynamic elastic modulus with fiber content

4.4 纖維種類的影響

對比分析玻璃纖維和聚丙烯纖維加筋土在同條件下的最大動彈性模量表現(xiàn)(圖12),玻璃纖維加筋土的動彈性模量高于聚丙烯纖維加筋土,但數(shù)值相差不大。在黃土的加筋理論中,纖維材料是影響加筋土強(qiáng)度的重要因素,纖維加筋土的強(qiáng)度主要由纖維與土體接觸界面以及纖維與一定范圍土顆粒的聯(lián)合作用[27]。對比玻璃纖維和聚丙烯纖維兩種材料的物性指標(biāo),這可能是由于聚丙烯纖維是空心結(jié)構(gòu),比重相對較小,在相同的纖維含量條件下,土體內(nèi)的聚丙烯纖維數(shù)量更多。過多的纖維數(shù)量使得土顆粒與纖維的作用減小,所以在振動荷載作用下表現(xiàn)出比玻璃纖維較小的動彈性模量。

圖12 不同纖維加筋土的動彈性模量Fig.12 Dynamic elastic modulus of soil reinforced with different fibers

5 核磁共振試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)核磁共振試驗(yàn)結(jié)果可得出兩種纖維加筋黃土的T2分布圖(圖13)。根據(jù)式(7)可將土體內(nèi)部孔隙與弛豫時間T2相聯(lián)系。通過分析圖中峰值分布和峰面積即可得到土體內(nèi)部孔隙的大小和含量情況。玻璃纖維加筋土有4個峰值,0.25 ms附近存在一個小的峰值,峰面積約9.8%;第二峰在7.91 ms附近,峰面積約47%;第三峰在30.42 ms附近,峰面積約43%;第四峰在505 ms附近,峰面積約0.2%。根據(jù)T2曲線峰面積和峰值分布情況,我們可以得出,玻璃纖維加筋土內(nèi)部孔隙小、分布多。

圖13 T2曲線分布圖Fig.13 T2 curve distribution

聚丙烯纖維加筋土的T2曲線有兩個峰值,主峰位于10.6 ms,其峰面積約占99%。第二峰位于3 488 ms,其峰面積約占1%。這說明,聚丙烯纖維加筋土內(nèi)部孔隙多為小孔隙,大孔隙幾乎不存在。

對比玻璃纖維和聚丙烯纖維在土體內(nèi)部的孔隙含量與大小,從峰值大小可以看出聚丙烯纖維的孔隙數(shù)量上多于玻璃纖維,從弛豫時間可以看出聚丙烯纖維有少數(shù)較大孔隙,而玻璃纖維沒有,這可能是因?yàn)榫郾├w維中空結(jié)構(gòu)引起的,力學(xué)表現(xiàn)上為玻璃纖維比聚丙烯纖維加筋土有更高的動彈性模量。

6 結(jié)論

對驪山山前斷裂場地黃土進(jìn)行不同纖維加筋處理,基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,開展動三軸試驗(yàn)。分別從纖維種類、纖維長度、土體飽和度、纖維含量幾個方面對纖維加筋土的動彈性模量進(jìn)行分析,研究結(jié)論如下:

(1) 根據(jù)極差分析可知,玻璃纖維加筋黃土和聚丙烯纖維加筋黃土動彈性模量由飽和度因素產(chǎn)生的極差分別為56.26 MPa、42.91 MPa。即影響加筋土動彈性模量的主要影響因子為土體飽和度,其次為纖維長度,最后為纖維含量。

(2) 根據(jù)方差分析結(jié)果探究最優(yōu)配合比時,可得出玻璃纖維加筋土和聚丙烯纖維加筋土的優(yōu)水平均為0.6%的纖維含量、50%土體飽和度、12 mm的纖維長度。根據(jù)F值可知,飽和度對纖維加筋土的動彈性模量影響極為顯著,纖維含量和纖維長度對動彈性模量有一定影響。

(3) 考慮單因素作用下對加筋土動彈性模量的影響,在相同飽和度條件下纖維加筋黃土的動彈性模量明顯高于素黃土。玻璃纖維加筋黃土數(shù)值約為素黃土的1.5倍,聚丙烯纖維加筋黃土約為素黃土的1.4倍。纖維長度對加筋土動彈性模量的影響呈正相關(guān)增長。玻璃纖維加筋土和聚丙烯纖維加筋土的動彈性模量隨纖維含量的變化趨勢幾乎一致,為先增長后降低。

(4) 在相同條件下,對比玻璃纖維和聚丙烯纖維兩種材料的物性特征,因?yàn)榫郾├w維是空心結(jié)構(gòu),比重相對較小。在加入相同的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的纖維條件下,聚丙烯纖維加筋土內(nèi)部的纖維數(shù)量比玻璃纖維加筋土內(nèi)部更多,因此玻璃纖維加筋土的動彈性模量比聚丙烯纖維加筋土大。