干湿循环对纤维膨胀土特性影响的试验研究

1.2试样制备
按照最优含水量31%配置土样，闷料24小时，然后把配置的土样分为4组，分别为X0，X1，X2和X3，下标数值0，1，2，3依次代表0次，1次，2次和3次干湿循环。每组试样包括两小组，一组是膨胀土，另一组掺入长12mm，含量0.3%的聚丙烯纤维。对这四组土样按照最大干密度制备直剪试验的试样。
1.3循环过程
(1)将试样X1，X2和X3在50°条件下烘干至恒重，测得含水率为12.5%；
(2)对烘干的X1，X2和X3试样加水饱和72h，测得含水率为62.5%，此时水不再渗入，试样达到饱和。步骤(1)~(2)为一个干湿循环过程；
(3)将试样X2和X3重复步骤(1)~(2)一次，使其完成第二次干湿循环；试样X3再次重复步骤(1)~(2)，并完成第三次干湿循环。
将干湿循环后的试样，放在自然状态下风干至初始质量，再把试样放入保湿缸中进行保湿72h，以确保循环前后试样含水率保持一致。
2结果与讨论
对干湿循环后的试样进行直剪试验，试验结果如表5、表6所示。
表5干湿循环膨胀土和纤维膨胀土的抗剪指标值
干湿循环次数粘聚力/kPa 内摩擦角/°
膨胀土纤维膨胀土膨胀土纤维膨胀土
0 135.82 172.07 24.00 17.00
1 72.41 106.31 40.04 44.72
2 55.19 90.87 29.75 31.82
3 46.12 79.40 19.81 20.55

表6干湿循环过程中粘聚力与内摩擦角降低值
干湿循环次数粘聚力降低值/kPa 内摩擦角降低值/°
膨胀土纤维膨胀土膨胀土纤维膨胀土
0 0 0 0 0
1 63.41 65.76 -16.04 -27.72
2 17.22 15.45 10.29 12.9
3 9.07 11.47 9.94 11.27
（注：指标降低值是本次循环的指标值减去上一次循环指标值）
2.1试验数据分析
由表6干湿循环过程中膨胀土与纤维膨胀土抗剪强度指标降低值可以看出，第一次干湿循环过程中强度降低较快，第二次、第三次强度降低值越来越少。由图1可以看出膨胀土和纤维膨胀土在干湿循环过程中，粘聚力随着循环次数的增加而降低，两拟合线趋势一致，且凝聚力随着循环次数的增加而降低，并逐渐趋于稳定值。由图3、4可以看出，随着循环次数的增加，土样抗剪强度降低，掺入纤维可明显提高膨胀土的强度。

图1 粘聚力与循环次数的关系

图2 内摩擦角与循环次数关系

图3 膨胀土抗剪强度与垂直压力的关系           图4 纤维膨胀土抗剪强度与垂直压力的关系

图5 粘聚力与循环次数的多项式关系
图6 内摩擦角与循环次数的关系

由图5、6可以得知
粘聚力与循环次数的关系：
膨胀土：       （1）
               相关系数
纤维膨胀土：    （2）
相关系数
内摩擦角与循环次数的关系：
膨胀土：        （3）

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