红土中加入玻璃纤维后,玻璃纤维与红土的界面作用特性发生了明显的变化,总体表现为加筋红土的界面抗剪强度降低,相应地,界面黏聚力和界面摩擦力也发生变化。玻璃纤维对红土界面剪应力的影响以界面剪应力系数来衡量。
加筋红土的界面剪应力系数是指加入玻璃纤维后红土的抗剪强度与加入玻璃纤维前素红土的抗剪强度之比。其表达式如下:
1.压实度对加筋红土界面剪应力系数的影响
图2-3给出了不同压实度、不同筋材下加筋红土的界面剪应力系数随垂直压力的变化。
图2-3 压实度对加筋红土界面剪应力系数的影响
图2-3表明:
(1)就剪应力系数的大小比较,不论是1#筋材还是2#筋材,绝大多数的试验点(18个)对应的界面剪应力系数都小于1.0,只有少数几个试验点(6个)对应的界面剪应力系数刚好大于1.0,最大达到1.11;而大于1.0的试验点对应的压实度较低(85%)。说明当压实度较高时,筋材的加入总体上降低了加筋红土的界面剪应力。
(2)就垂直压力比较,随垂直压力的增大,加筋红土的界面剪应力系数存在极大值和极小值。当垂直压力按100kPa,200kPa,300kPa,400kPa增大而压实度为95%时,1#筋材的界面剪应力系数按0.79,1.01,0.95,0.91的趋势变化,在200kPa压力下存在极大值1.01;2#筋材的界面剪应力系数按0.77,0.99,0.92,0.93的趋势变化,在200kPa压力下存在极大值0.99,在300kPa压力下存在极小值0.92;在其他不同压实度下也有这一变化趋势。说明压实度对加筋红土界面剪应力的影响存在一个适宜的垂直压力,在这一压力下,加筋红土的界面剪应力达到极大。
(3)就压实度曲线峰值比较,总体上,压实度小的曲线位于上方,压实度大的曲线位于中间,压实度居中的曲线位于下方。在200kPa的垂直压力下,当压实度分别为85%,90%,95%时,1#筋材对应的界面剪应力系数的峰值分别为1.08,0.93,1.01;2#筋材对应的界面剪应力系数的峰值分别为1.11,0.92,0.99。说明压实度较低的加筋红土,其界面剪应力较大。
(4)就筋材种类比较,总体上2#筋材的界面剪应力系数大于1#筋材。当压实度为85%时,1#、2#筋材对应的加权平均界面剪应力系数分别为0.98,0.99;当压实度为90%时,1#、2#筋材对应的加权平均界面剪应力系数分别为0.91,0.95;当压实度为95%时,1#、2#筋材对应的加权平均界面剪应力系数分别为0.93,0.92。说明相同压实度下,轻柔、平滑的2#筋材加筋红土的界面剪应力大于厚重、粗糙的1#筋材。
2.含水率对加筋红土界面剪应力系数的影响
图2-4给出了不同含水率、不同筋材下加筋红土的界面剪应力系数随垂直压力的变化。
图2-4 含水率对加筋红土界面剪应力系数的影响
图2-4表明:
(1)就剪应力系数的大小比较,不论是1#筋材还是2#筋材,大部分的试验点(15个)对应的界面剪应力系数都小于1.0,只有少部分试验点(9个)对应的界面剪应力系数刚好大于1.0,最大达到1.10;而大于1.0的试验点对应的含水率较大(37.1%)。说明当含水率较小时,筋材的加入,总体上降低了加筋红土的界面剪应力。
(2)就垂直压力比较,随垂直压力的增大,加筋红土的界面剪应力系数存在极大值。当垂直压力按100kPa,200kPa,300kPa,400kPa增大而含水率为37.1%时,1#筋材的界面剪应力系数按0.81,1.08,1.08,1.04的趋势变化,在200kPa压力下存在极大值1.08;2#筋材的界面剪应力系数按0.80,1.10,0.94,1.05的趋势变化,在200kPa压力下存在极大值1.10;在其他不同含水率下总体上也呈现这一变化趋势。说明含水率对加筋红土界面剪应力的影响存在一个适宜的垂直压力,在这一压力下,加筋红土的界面剪应力达到极大。
(3)就含水率曲线峰值比较,总体上,含水率大的曲线位于上方,含水率小的曲线位于中间,含水率居中的曲线位于下方。当含水率为37.1%,34.8%,32.5%时,1#筋材对应的界面剪应力系数的峰值分别为1.08,0.93,1.03;2#筋材对应的界面剪应力系数的峰值分别为1.10,1.00,1.04。说明含水率较高的加筋红土,其界面剪应力较大。
(4)就筋材种类比较,总体上2#筋材的界面剪应力系数大于1#筋材。当含水率为32.5%时,1#、2#筋材的加权平均界面剪应力系数分别为0.94,0.97;当含水率为34.8%时,1#、2#筋材对应的加权平均界面剪应力系数分别为0.91,0.95;当含水率为37.1%时,1#、2#筋材对应的加权平均界面剪应力系数为分别1.04,1.00。说明相同含水率下,轻薄、平滑的2#筋材加筋红土的界面剪应力大于厚重、粗糙的1#筋材。
3.剪切速率对加筋红土界面剪应力系数的影响
图2-5给出了不同剪切速率、不同筋材下加筋红土的界面剪应力系数随垂直压力的变化。
图2-5 剪切速率对加筋红土界面剪应力系数的影响
图2-5表明:
(1)就剪应力系数大小比较,不论是1#筋材还是2#筋材,大部分试验点(15个)对应的界面剪应力系数都小于1.0,只有少部分试验点(5个)对应的界面剪应力系数刚好大于1.0,最大达到1.07;而大于1.0的试验点对应的剪切速率较大(1.2~2.4mm/min)。说明当剪切速率较小时,筋材的加入总体上降低了加筋红土的界面剪应力。
(2)就垂直压力比较,随垂直压力的增大,当剪切速率为1.2mm/min时,加筋红土的界面剪应力系数存在极小值,对应垂直压力为200kPa;当剪切速率分别为0.8mm/min,2.4mm/min时,加筋红土的界面剪应力系数随垂直压力的增大而增大。当剪切速率为0.8mm/min而垂直压力按100kPa,200kPa,300kPa增大时,1#筋材的界面剪应力系数按0.73,0.80,0.94的趋势增大,2#筋材的界面剪应力系数按0.66,0.75,0.91的趋势增大;当剪切速率为2.4mm/min而垂直压力按100kPa,200kPa,300kPa,400kPa增大时,1#筋材的界面剪应力系数按0.85,0.93,0.90,0.92的趋势变化,2#筋材的界面剪应力系数按0.86,0.92,0.92,1.00的趋势增大。说明剪切速率的选取对于加筋红土的界面剪应力影响存在一个适宜的垂直压力,在这一压力下,加筋红土的界面剪应力达到极大。
(3)就剪切速率曲线极值比较,当剪切速率为1.2mm/min时,存在极小值,在200kPa压力下,1#筋材的极小值为0.92,2#筋材的极小值为0.88;当剪切速率为2.4mm/min时,存在极大值,在200kPa压力下,1#筋材的极大值为0.93,2#筋材的极大值为0.92。说明剪切速率较大的加筋红土,其界面剪应力较大。
(4)就筋材种类比较,总体上2#筋材的界面剪应力系数大于1#筋材。当剪切速率为0.8mm/min时,1#、2#筋材对应的加权平均界面剪应力系数分别为0.86,0.82;当剪切速率为1.2mm/min时,1#、2#筋材对应的加权平均界面剪应力系数分别为0.99,1.00;当剪切速率为2.4mm/min时,1#、2#筋材对应的加权平均界面剪应力系数分别为0.91,0.95。说明在相同剪切速率下,轻薄、平滑的2#筋材加筋红土的界面剪应力大于厚重、粗糙的1#筋材。
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