加筋红土的孔压效应,也可以称为润滑效应,就是指加筋红土在不排水条件下,由于水分聚集在分层处,导致分层处的孔压增大,红土体与筋材之间的润滑作用增强的效应。
红土在不排水条件下剪切时,不管加筋材料的透水性大小,由于筋材在红土体中起着隔离作用,因而红土体中的水主要集中在加筋材料附近。如果加筋材料的透水性较大,则水主要集中在筋材处;如果加筋材料的透水性较小,则水主要集中在筋材的两侧。但都会使分层处的含水量增大,而距离分层较远处的红土体中含水量较少,这样,就会使整个加筋红土体的含水量不均匀,因而孔压分布也不均匀,在分层处的孔压较大,距离分层较远处的孔压较小。由于筋材水平铺设,所以在同一分层面上的含水较均匀,孔压也较均匀,使筋材与红土体的润滑作用增强,界面摩擦阻力减小,传递外荷载的能力减弱,相应的强度减小。实际上,分层面就是一个人为的应力薄弱面,与不加筋红土比较,由于不加筋红土的整体性好,含水较均匀,孔压分布也较均匀,不存在界面摩擦阻力问题,因此传递外荷载的能力取决于整个红土体的应力情况。
如果加筋层数增多,加筋间距减小,则整个加筋红土体中的水就会集中在各个分层处,与分层较少时比较,各分层处的含水量相应较少,孔压也较小,传递外荷载的能力有所增强,强度相应增大。如果加筋层数足够多时,则减小了加筋红土的拱效应,使加筋红土体的含水量趋于均匀,孔压也较均匀,传递外荷载能力增强,抗剪强度增大。
这是因为筋材的存在,导致加筋红土的润滑作用和紧密程度改变的缘故。加一层筋材时,筋材位于试样的中部位置,破坏了试样的完整性,在外荷载作用下,筋材两边试样中的水向筋材附近集聚,导致筋材处的水分增多,润滑作用增强,承受外荷载的能力减弱,因而加筋样的破坏主应力差比不加筋时减小,试样产生的轴向变形也小,由于不排水,且水分多,则水承担的外荷载就大,因而孔隙水压力增大。但随着加筋层数的增加,加筋间距减小,各部分试样中的水向各筋材处靠拢,由于层数多,试样中的排水比加一层筋时更充分、更彻底,故导致加筋试样的紧密程度提高,承受外荷载的能力增强,因而加筋样的破坏主应力差比不加筋时增大,试样产生的轴向变形也相应增大;由于各分层处的水比只加一层时筋材处的水要少,水承担的外荷载就小,因而孔隙水压力减小。
不同排水条件下,加筋红土各个加筋效应的内在表现体现了红土加筋的微观机理,而各个加筋效应综合作用的结果在宏观上体现出加筋改变了试样的侧向约束条件,相当于改变了作用于试样的围压,在本质上可以用广义等效围压[38]的概念来具体描述。
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