《Transportation Engineering》：Laboratory and field evaluation of locally available plant fibers for improving expansive soil subgrades of rural roads in Ethiopia
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研究人员调查了埃塞俄比亚可用就地材料对膨胀土（expansive soil）的稳定作用。植物纤维通过力学-水力效应增强膨胀土强度。甘蔗渣（sugarcane bagasse）减少开裂并稳定近表层水分。纤维素纤维（cellulose fibers）通过限制重复荷
研究人员调查了埃塞俄比亚可用就地材料对膨胀土（expansive soil）的稳定作用。植物纤维通过力学-水力效应增强膨胀土强度。甘蔗渣（sugarcane bagasse）减少开裂并稳定近表层水分。纤维素纤维（cellulose fibers）通过限制重复荷载下的车辙改善通行性。室内与全尺寸试验证实了纤维处理路基的实用性。
研究背景方面，撒哈拉以南非洲农村道路在雨季季节性不通达，制约民生并关联贫困。埃塞俄比亚约40%地表为膨胀土，约20%联邦道路建于其上，膨胀土随季节水分变化产生胀缩、开裂、隆起，导致低承载与差通行性。传统换填、预湿、化学稳定（chemical stabilization）及水分控制（moisture control）因成本与资源限制在农村受限。既有农业废弃物研究多配合石灰或水泥，少有面向社区参与、从选材到现场实施的本地植物纤维稳定路线。为此，研究人员在SATREPS框架下联合埃塞俄比亚道路局、高校与日本高校，旨在建立一套居民可用就地材料与人工劳力维护低交通量农村道路的膨胀土稳定法。
关键技术方法上，研究人员选取埃塞俄比亚Addis Ababa（ES-A）、Jinka（ES-B）两处膨胀土及日本复配拟膨胀土（pseudo-expansive soil，ES-C，含Kunigel V1、Kasaoka clay、Tochigi clay）。候选纤维来自Ensete（EN，芭蕉科假茎叶鞘）、Sugarcane bagasse（SB）、Coffee parchment（CP）、Teff straw（TS）、Emboch（EM）及细碎纸（fine shredded paper，FSP）作对照；经100℃烘24h、切长<5cm、高速粉碎至<2mm。室内做Atterberg限度、自由膨胀指数（free swell index，FSI）、线性收缩、直剪（direct shear test，DST）、加州承载比（California Bearing Ratio，CBR，ASTM D1883）。现场在Jinka设相邻3×5m小区，100mm表层级配掺5%SB与素土对照，埋EC-5湿度传感器于100mm及300mm深，2024年12月至2025年4月监测开裂与水分。全尺寸行车试验在日本试验坑（3000×2500×900mm）填ES-C，依次做未处理（Case-A）、表100mm掺5%SB（Case-B）、SB层上铺两层碎石填土袋（Do-nou）（Case-C），用约230kPa胎压车辆以5km/h往复，测表面沉降与300mm深倾角链变形。
研究结果部分，材料章节表明ES-A、ES-B属高液限黏土（CH/MH），ES-C为工程替代土；EN与SB因吸水性与可得性入选。物理性能改良中，Atterberg限度随纤维掺量（除CP外）液限略升因纤维吸水占水，塑限无一致趋势，塑性指数（plasticity index，PI）单靠植物粉难降至<30；FSI在EN、SB掺3%即降至未处理约60%且不随掺量再降，FSP几乎无效；线性收缩随EN、SB、FSP掺量增大而减，FSP减缩最强。力学改良中，直剪显示SB5%–10%令峰值剪应力高于素土且现轻微剪胀（dilatancy），峰后软化缓于素土脆性；EN令黏聚力c与内摩擦角φ双增，SB令二者微增，FSP降c增φ；Terzaghi承载力公式反算5%SB可满足588kPa胎压路基需求。现场Jinka监测显示SB5%表层级配使100mm深湿度波动小于素土段，旱季开裂网密度与宽度均降低，证实近表层作控湿阻裂层。日本全尺寸行车中Case-A 200遍后车辙深且隆起，Case-B车辙减约半，Case-C加Do-nou后300mm深变形最小、面层无结构性破坏。
讨论与结论翻译：研究人员指出植物纤维通过颗粒桥联（particle bridging）、纤维素吸水持水与吸力团聚（suction-induced aggregation）发挥力学-水力耦合作用，而非离子交换或矿物重构；5%SB为兼顾承载（CBR与直剪反算）与现场可操作性（人工耙拌、不需养护）的实用下限；EN限于西南产区，SB需自糖厂运抵但年产废渣90万吨、约14%闲置，适合推广。结论为：就地植物纤维（尤其SB）以5%干土质量掺入表100mm膨胀土，可在无SEM/XRD条件下用常规直剪与CBR评价，显著降低开裂、平抑湿度循环、限制重复荷载车辙，构成社区劳力可实施的低交通量农村道路膨胀土路基改良标准断面（subgrade改良+可选Do-nou基层）。该研究发表于《Transportation Engineering》。
