资源高效利用的黄土纤维增强技术:刚度匹配性、压实性能、强度及破坏机理
《Sustainability》:Resource-Efficient Fibre Reinforcement of Loess: Stiffness Compatibility, Compaction, Strength, and Failure Mechanisms
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时间:2026年09月12日
来源:Sustainability 4.1
摘要
黄土容易出现脆性破坏和结构塌陷,这促使人们研究无需粘结剂的改进措施,以提升岩土工程性能同时减少材料消耗。本研究评估了纤维对黄土压实性、无侧限抗压强度(UCS)和刚度的影响。研究使用了长度为6毫米的柔性聚丙烯(PP)纤维和刚性E玻璃纤维,添加量占干土质量的0–1.2%。实验采用了标准普罗克特(Proctor)试验和无侧限压缩试验,并结合了立体显微镜观察。纤维的添加改变了黄土的最佳含水量和最大干密度,但其力学响应则显著受到纤维类型的影响。在添加量达到1.2%时,PP纤维使UCS提高了126.9%;而在1.0%至1.2%的添加量范围内,UCS的提升幅度相对较小。E玻璃纤维在所有添加剂量下均降低了UCS,最高降幅达22.1%。两种纤维系统都降低了黄土的剪切刚度模量(E50)。研究使用“纤维与土壤的刚度比值”作为解释参数,而“纤维增强效率指数”(FREI)则量化了单位纤维添加量对应的UCS变化程度。对于PP纤维,最大的FREI值出现在添加量1.0%时,这说明最大绝对强度并未与最大剂量下的力学响应相一致。研究结果表明,在为无粘结剂黄土改进建议增强材料时,应考虑纤维添加量与力学效益之间的关系。
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