干湿循环对纤维膨胀土特性影响的试验研究

相关系数
纤维膨胀土：（4）
相关系数
由公式（1）、（2）、（3）和（4）可以看出，粘聚力与循环次数的多项式关系的相关系数较高。膨胀土与纤维膨胀土的粘聚力与循环次数的关系中，粘聚力与循环次数的二次项系数，一次项系数非常接近，只有常数项有差别。表6显示膨胀土与纤维膨胀土在干湿循环过程中粘聚力的降低值相差很少。由图1，图2可以看出不同干湿循环过程中，粘聚力与内摩擦角随干湿循环次数变化，拟合线趋势一致。因此由公式（1）、（2）、（3）、（4），表5、表6和图1可以看出纤维膨胀土强度是膨胀土强度与纤维强度的叠加，纤维膨胀土的纤维对膨胀土的增加值可以看做是一个常量，而不是作为复合材料的强度来计算纤维膨胀土的强度。从干湿循环对膨胀土和纤维膨胀土的影响可以看出纤维是作为一种附加应力作用在膨胀土上，且不随着干湿循环次数的变化而发生改变。

2.2裂隙分析
第一次干湿循环：由图7(a)可以看出，烘干之后膨胀土与纤维膨胀土相比，产生的裂隙大而多，而纤维土有些细小的裂纹，可见纤维可使试样减少裂隙。
第二次干湿循环：由图7(b)可以看出，在烘干之后，膨胀土试样干成一个个碎裂的小块，而纤维膨胀土试样虽然也有碎裂，但是裂隙比膨胀土的要窄的多，约为膨胀土裂隙宽度的1/2，并因为有纤维的存在，纤维膨胀土可以作为一个整体存在。可见在第二次循环过程中膨胀土已经产生了破坏，纤维的作用体现在联系土体成为一个整体。
第三次干湿循环：由图7知，在第三次循环过程中进行饱和时发现，最初水沿着裂隙入渗，膨胀土吸水较快，当试样裂隙逐渐闭合时，水的入渗减慢。这是因为此时水的入渗方式主要是沿着裂隙，而膨胀土裂隙比纤维膨胀土的宽，故入渗较快；在裂隙闭合之后，纤维膨胀土表面的水下渗较快，且表面比较平整，而膨胀土样表面发生隆起，相同饱和时间下，膨胀土土样底面比纤维膨胀土的干，纤维膨胀土最后的入渗速度比膨胀土的要快，这表明在裂隙闭合之后，纤维有导水的作用。
由图7(g)（从左到右依次为干湿循环1次，2次，3次）可以看出试样干湿循环次数越多，试样最后产生的裂隙越多。
3结论
（1）干湿循环过程中，膨胀土与纤维膨胀土在第一次干湿循环之后强度降低较大，第二次，第三次强度降低幅度减少。膨胀土第一次干湿循环效果最明显。
（2）纤维膨胀土和膨胀土的粘聚力、内摩擦角在干湿循环过程中的变化趋势一致，且与干湿循环次数的多项式关系系数比较接近，说明纤维对膨胀土的作用是以一个强度增量附加于膨胀土，且此增量不随着干湿循环次数的变化而变化。
（3）膨胀土与纤维膨胀土在干湿循环过程中，随着干湿循环次数的增加，膨胀土裂隙发育，膨胀土样从开始产生小裂隙，裂隙逐渐发展，最后碎裂成土块。在膨胀土中加入纤维可以明显的把土体连接在一起，使其成为一个整体。试样在饱和时，当裂隙闭合之后，纤维具有导水作用，这样可以避免试样因膨胀而发生拱起。因此纤维可以减缓膨胀土失水崩裂，吸水膨胀拱起的而产生的破坏

图7(a) 第一次干湿循环烘干状态

图7(b) 第二次干湿循环烘干状态

图7(c) 第三次干湿循环烘干状态

图7(d) 第一次干湿循环饱和状态

图7 (e) 第二次干湿循环饱和状态

图7(f) 第三次干湿循环饱和状态

图7(g) 不同循环次数不同土样的自然风干状态
图7 干湿循环裂隙发展图
（注：第一行为膨胀土，第二行为纤维膨胀土）
4参考文献
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