岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (1): 28-36.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0805

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干湿循环效应下玄武岩纤维加筋黄土 三轴剪切力学行为研究

许健1, 2,武智鹏1,陈辉1   

  1. 1. 西安建筑科技大学 土木工程学院,陕西 西安 710055;2. 西安建筑科技大学 陕西省岩土与地下空间工程重点实验室,陕西 西安 710055
  • 收稿日期:2021-05-30 修回日期:2021-09-08 出版日期:2022-01-10 发布日期:2022-01-06
  • 作者简介:许健,男,1980年生,博士,教授,博士生导师,主要从事特殊土力学与环境岩土工程方面的研究工作
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(No. 51878551,No.51478385)。

Triaxial shear behavior of basalt fiber reinforced loess under drying-wetting cycles

XU Jian1, 2, WU Zhi-peng1, CHEN Hui1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an, Shaanxi 710055, China; 2. Shaanxi Key Laboratory of Geotechnical and Underground Space Engineering, Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an, Shaanxi 710055, China
  • Received:2021-05-30 Revised:2021-09-08 Online:2022-01-10 Published:2022-01-06
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51878551, 51478385).

摘要: 通过干湿循环效应下的数字图像三轴剪切试验、CT扫描试验及扫描电镜SEM(scanning electron microscopy)试验,研究了玄武岩纤维加筋黄土干湿循环过程的三轴剪切力学行为及微细观结构演化机制。结果表明:随干湿循环次数增加,纤维含量较高试样的三轴剪切鼓胀破坏形态转变为剪切带破坏;干湿循环早期阶段,剪切破坏形态随纤维含量增加,由剪切带破坏转变为鼓胀破坏。干湿循环作用和纤维含量对应力?应变曲线的类型及特征无明显影响,均表现为应变硬化型。破坏偏应力随干湿循环次数增加而逐渐减小,但衰减速率逐渐减小;破坏偏应力随纤维含量增大先增加而后减小,呈抛物线变化特征,存在一个最佳纤维含量为0.6%。CT数均值ME值呈现与破坏偏应力相似的变化规律。干湿循环作用下筋-土界面产生一定的开裂和松弛现象,弱化了纤维的加筋效应,但与素黄土相比,纤维加筋黄土的微观结构表现出显著的整体稳定性。构建了干湿循环效应下玄武岩纤维加筋黄土的宏细观损伤变量,其表现出一致的变化规律。

关键词: 干湿循环, 玄武岩纤维加筋黄土, 数字图像技术, 三轴剪切试验, 损伤变量

Abstract: In this paper, the digital image based triaxial shear, CT scanning and SEM tests were employed to investigate triaxial shear behavior and microstructure evolution of basalt fiber reinforced loess under drying-wetting action. The results show that the shear failure morphology of soil samples with relatively higher basalt fiber content changes from overall bulging to shear band failure with increasing drying-wetting cycles, while it exhibits the opposite variation with increasing fiber content at the early stage of drying-wetting process. Drying-wetting cycles and fiber content have no obvious effect on the type of stress-strain curves, which present strain hardening behavior. The deviator stress at failure decreases with the increasing number of drying-wetting cycles; however, the attenuation rate gradually decreases. The deviator stress at failure shows a parabolic variation with increasing fiber content and the optimal fiber content is 0.6%. A similar trend is observed between the ME value of CT scanning and the deviator stress at failure. Drying-wetting action induces cracking and loosening around the soil-fiber interface, thus weakening the fiber reinforcement effect. However, compared with unreinforced loess, fiber reinforced loess demonstrates strong stability in its microstructure. The macroscopic and microscopic damage variables reflecting the drying-wetting induced deterioration of loess samples were finally established, which shows consistent trend.

Key words: drying-wetting cycles, basalt fiber reinforced loess, digital image technology, triaxial shear test, damage variable

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[1] 冷先伦, 王川, 庞荣, 盛谦, . 透明胶结土材料强度特性的试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(8): 2059-2068.
[2] 刘越, 陈东霞, 王晖, 于佳静, . 干湿循环下考虑裂隙发育的残积土边坡响应分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(7): 1933-1943.
[3] 余莉, 彭海旺, 李国伟, 张钰, 韩子豪, 祝瀚政. 花岗岩高温−水冷循环作用下的试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 1025-1035.
[4] 郝延周, 王铁行, 程磊, 金鑫, . 考虑干湿循环影响的压实黄土结构性本构关系[J]. 岩土力学, 2021, 42(11): 2977-2986.
[5] 胡智, 艾聘博, 李志超, 马强, 李丽华, . 干湿循环−动荷载贯序耦合作用下压实粉质 黏土电阻率演化规律[J]. 岩土力学, 2021, 42(10): 2722-2732.
[6] 刘俊东, 唐朝生, 曾浩, 施斌. 干湿循环条件下黏性土干缩裂隙演化特征[J]. 岩土力学, 2021, 42(10): 2763-2772.
[7] 王本鑫, 金爱兵, 王树亮, 孙浩, . 3D打印交叉节理试件力学破裂特性研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 39-49.
[8] 张宗堂, 高文华, 张志敏, 唐骁宇, 邬俊, . 基于Weibull分布的红砂岩颗粒崩解破碎演化规律[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 877-885.
[9] 闫超萍, 龙志林, 周益春, 旷杜敏, 陈佳敏, . 钙质砂剪切特性的围压效应和粒径效应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 581-591.
[10] 程昊, 唐辉明, 吴琼, 雷国平. 一种考虑水力滞回效应的非饱和土弹塑性扩展 剑桥本构模型显式算法有限元实现[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 676-686.
[11] 闻磊, 梁旭黎, 冯文杰, 王伟, 王亮, 常江芳, 袁维, . 冲击损伤砂岩动静组合加载力学特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(11): 3540-3552.
[12] 谢辉辉, 许振浩, 刘清秉, 胡桂阳, . 干湿循环路径下弱膨胀土峰值及残余强度演化研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 245-252.
[13] 王 宇, 艾 芊, 李建林, 邓华锋, . 考虑不同影响因素的砂岩损伤特征 及其卸荷破坏细观特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1341-1350.
[14] 任克彬, 王 博, 李新明, 尹 松, . 毛细水干湿循环作用下土遗址的强度特性 与孔隙分布特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 962-970.
[15] 江强强, 刘路路, 焦玉勇, 王 浩, . 干湿循环下滑带土强度特性与微观结构试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1005-1012.
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[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .