聚丙烯纤维加固膨胀土边坡稳定性分析

任浩; 张紫怡; 党芳; 郝晨曦; 张宇航; 南亚林; 郭鸿; 杨奎斌

doi:10.3969/j.issn.1007-2993.2024.01.016

聚丙烯纤维加固膨胀土边坡稳定性分析

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.01.016

任浩^{1, 2,},
张紫怡^{1, 2},
党芳^{1, 2},
郝晨曦^{1, 2},
张宇航^{1, 2},
南亚林^{3, 4},
郭鸿^{1, 5, ,},
杨奎斌^{1, 5}

1.
陕西理工大学土木工程与建筑学院，陕西汉中　723001
2.
陕西理工大学人居环境科研学社，陕西汉中　723001
3.
信息产业部电子综合勘察研究院，陕西西安　710054
4.
陕西省土体工程技术研究中心，陕西西安　710054
5.
陕西理工大学秦巴山地岩土环境与灾害防治研究中心，陕西汉中　723001

基金项目: 陕西省重点研发计划项目（2023-YBSF-324）；陕西省教育厅服务地方专项计划项目（23JC019）；国家级大学生创新创业计划项目（202210720001）

详细信息

作者简介:
任　浩，男，2002年生，汉族，陕西西安人，在读大学本科。研究方向：岩土工程。E-mail：1814488701@qq.com

通讯作者:
郭　鸿，男，1984年生，博士，副教授。研究方向：颗粒物质力学、岩土工程理论及数值模拟。E-mail：hguo@snut.edu.cn

中图分类号: TU411
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出版历程
- 收稿日期: 2022-09-25
- 修回日期: 2023-07-14
- 录用日期: 2023-11-08
- 刊出日期: 2024-02-05

Slope Stability Analysis of Polypropylene Fiber Reinforced Expansive Soil

Ren Hao^{1, 2
,},
Zhang Ziyi^{1, 2},
Dang Fang^{1, 2},
Hao Chenxi^{1, 2},
Zhang Yuhang^{1, 2},
Nan Yalin^{3, 4},
Guo Hong^{1, 5
, ,},
Yang Kuibin^{1, 5}

1.
School of Civil Engineering and Architecture, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723001, Shaanxi, China
2.
Student Research Society of Human Settlements, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723001, Shaanxi, China
3.
China Electronic Research Institute of Engineering Investigations and Design, Xi’an 710054, Shaanxi, China
4.
Soil Engineering Technology Research Center of Shaanxi, Xi’an 710054, Shaanxi, China
5.
Research Center of Geotechnical Environment and Geological Hazards Control in Qinling-Daba Mountains, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723001, Shaanxi, China

摘要

摘要: 为提高膨胀土边坡稳定性，改善膨胀土力学性能，使用聚丙烯纤维对膨胀土进行改性。通过直剪试验计算出不同围压、不同聚丙烯纤维掺量改性膨胀土边坡的抗剪强度变化规律，并应用Geostudio软件中的极限平衡法对不同聚丙烯纤维掺量的膨胀土边坡进行分析。研究发现，聚丙烯纤维含量在一定范围内可有效提高膨胀土边坡抗剪强度，掺量0.14%的纤维土在直剪试验中表现出较好的抗剪性能，Geostudio极限平衡法分析结果显示，0.14%纤维土边坡稳定系数为2.431，较素膨胀土边坡稳定性系数提高0.591。建议采用掺量0.14%的纤维土加固膨胀土边坡。
- 直剪试验 /
- Geostudio软件 /
- 极限平衡法 /
- 聚丙烯纤维 /
- 加固膨胀土边坡
Abstract: To improve the slope stability of the expanding soil and improve the mechanical properties of the expanding soil, the polypropylene fiber was used to modify the expanded soil, and the shear strength change law of the slope of the modified expansion soil with different confining pressure and different polypropylene fiber dosage was calculated through the straight shear test, and then the slope of the expanded soil with different polypropylene fiber content was analyzed based on Geostudio software using the limit equilibrium method. It is found that the polypropylene fiber content can effectively improve the shear strength of the slope of the expanded soil within a certain range, and the 0.14% fiber soil showed good shear resistance in the straight shear test. The analysis results of Geostudio's limit equilibrium method show that the stability coefficient of 0.14% fiber soil slope is 2.431, which is 0.591 higher than that of plain expansive soil slope. It is recommended to use 0.14% fibrous soil to strengthen the slope of expanded soil.
- straight shear test /
- Geostudio /
- limit equilibrium method /
- polypropylene fiber /
- reinforcement of expansive soil slope

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图 1 不同纤维掺量试样剪切应力随剪切位移变化曲线

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图 2 不同围压试样剪切应力随剪切位移变化曲线

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图 3 围压300 kPa抗剪强度与聚丙烯纤维掺量关系

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图 4 素膨胀土边坡模型

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图 5 0.10%纤维土边坡模型

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图 6 0.14%纤维土边坡模型

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图 7 0.18%纤维土边坡模型

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图 8 安全系数随纤维含量变化曲线

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图 9 总抗滑应力与纤维含量关系

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表 1 膨胀土物理性质指标

最优含水率
w/% 干密度
/（g·cm⁻³）液限
w_L/% 塑性指数
I_P/% 自由膨胀率
F_S/%

16.8 1.75 42.36 20.44 55

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表 2 聚丙烯纤维基本物理力学性质

平均长度
/mm 平均直径
/μm 平均断裂
伸长率/% 平均拉伸
强度/MPa 平均拉伸
模量/GPa

17 45 21 825 16

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表 3 不同纤维掺量土样的主要力学指标

纤维掺量/% 内摩擦角φ/（°）黏聚力c/kPa

0.00 13.539 19.695
0.04 17.523 21.852
0.10 23.59 24.223
0.14 27.857 27.823
0.18 18.753 25.823

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参考文献(11)

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