鹽沼蘆葦加筋淤泥質(zhì)土的重型擊實(shí)效果評(píng)價(jià)研究

宋興海 孫曉勇 任永旺 郭玉起 張?jiān)? 李桐棟

摘 要：為處理鹽沼地區(qū)淤泥質(zhì)土，特將該地區(qū)蘆葦作為加筋材料以提高其抗壓性能。通過(guò)選取不同的質(zhì)量百分率、長(zhǎng)度和截面形狀的蘆葦來(lái)制備加筋土，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)比較得出結(jié)論：加入蘆葦雖然降低了加筋土的干密度，但是確實(shí)能夠提高其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，而且通過(guò)對(duì)比不同參數(shù)得出了最優(yōu)的加筋參數(shù)為：加筋率0.18%、長(zhǎng)度12mm、四分之一截面。

關(guān)鍵詞：鹽沼蘆葦;加筋淤泥質(zhì)土;重型擊實(shí)試驗(yàn)

黃驊濱海鹽生植物資源豐富，對(duì)其開(kāi)發(fā)與可持續(xù)利用是我省科技計(jì)劃的優(yōu)先發(fā)展主題之一。在眾多的鹽生植物中，鹽沼蘆葦占據(jù)很大部分，其地域分布廣泛，生長(zhǎng)茂盛。同時(shí)，黃驊地基土多為淤泥質(zhì)土，這是一種不良地基土，需要處理。本文將鹽沼蘆葦作為淤泥質(zhì)土的加筋材料，研究鹽沼蘆葦對(duì)淤泥質(zhì)土加筋后的重型擊實(shí)效果，并且改變加筋材料的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比研究，得出最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)。將大量閑置的自然資源——蘆葦加以利用，將其作為一種新型土工加筋材料，并研究其力學(xué)特性，必將具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 研究背景

渤海新區(qū)位于河北省東南部，東臨渤海，北依京津，南接齊魯，是首都經(jīng)濟(jì)圈的重要節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)轄“一市三園”，即黃驊市、中捷產(chǎn)業(yè)園區(qū)和臨港經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，海岸線130公里，是河北經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)極，重要性不言而喻。

渤海新區(qū)的發(fā)展意味著會(huì)有大量的土建、交通工程項(xiàng)目，這些項(xiàng)目的質(zhì)量離不開(kāi)堅(jiān)實(shí)的地基土。通過(guò)現(xiàn)有的地質(zhì)勘查資料表明新區(qū)地表以下20米深度內(nèi)廣泛分布著淤泥質(zhì)土，此類土含水量高，壓縮性高，強(qiáng)度低，是不良地基土。如此厚的不良地基土，換填是不理想的，只能加固處理。因此，尋求一種廉價(jià)又就地取材的加固材料是最理想的。

渤海新區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的鹽沼蘆葦資源，但目前對(duì)其資源開(kāi)發(fā)與可持續(xù)利用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。如果將蘆葦作為加筋材料來(lái)加固淤泥質(zhì)土，既達(dá)到了利用閑置資源的目的，又為土工合成材料增添了新成員，在加筋土技術(shù)層面和經(jīng)濟(jì)效益方面有很大的貢獻(xiàn)作用。

2 加筋土研究現(xiàn)狀與分析

天津城建大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)對(duì)麥秸稈加筋天津?yàn)I海新區(qū)地表鹽漬土做過(guò)類似的研究，證明麥秸稈對(duì)濱海鹽漬土有著良好的加筋效果，并得出了最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)。鹽沼蘆葦與麥秸稈相比而言，其表面更粗糙，與土的摩擦作用更強(qiáng)，用它作加筋材料，其加筋效果應(yīng)該會(huì)更好。從國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究現(xiàn)狀來(lái)看，新型加筋土材料不斷涌現(xiàn)，加筋后對(duì)土體的力學(xué)性質(zhì)的影響是主要的研究方向。目前用鹽沼蘆葦來(lái)加筋濱海淤泥質(zhì)土的相關(guān)研究還未有學(xué)者進(jìn)行過(guò)，所以本文就以此為研究目標(biāo)，具有一定的創(chuàng)新性和可行性。

3 研究方案

赴黃驊港選取淤泥質(zhì)土土樣和鹽沼蘆葦，對(duì)比加筋前后重型擊實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析加筋后最大干密度與最優(yōu)含水率的變化，另外對(duì)加筋前后的擊實(shí)土樣做抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，對(duì)比數(shù)據(jù)分析筋材能否提高抗壓強(qiáng)度。接下來(lái)的研究工作是改變筋材的參數(shù)（長(zhǎng)度、配筋率、截面形狀等），做重型擊實(shí)試驗(yàn)和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，分析各種參數(shù)對(duì)擊實(shí)效果和抗壓強(qiáng)度的影響，最后確定最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)。

4 試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)分析

4.1 加筋前后擊實(shí)效果

用重型擊實(shí)儀對(duì)蘆葦加筋淤泥質(zhì)土做擊實(shí)試驗(yàn)，與不加筋的淤泥質(zhì)土對(duì)比力學(xué)參數(shù)的改變。經(jīng)土工試驗(yàn)測(cè)定淤泥質(zhì)土屬于粉質(zhì)黏土，烘干碾碎之后過(guò)2mm篩，用來(lái)拌合做擊實(shí)試驗(yàn)。首先對(duì)土進(jìn)行重型擊實(shí)試驗(yàn)，測(cè)定出最優(yōu)含水率為19.1%，最大干密度為1.72g/cm3。然后，加入二分之一截面、10mm長(zhǎng)度的、質(zhì)量百分率分別為0.16%、0.18%、0.2%、0.22%蘆葦拌合均勻后進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)測(cè)定后發(fā)現(xiàn)隨著質(zhì)量百分率的提高，最大干密度隨之降低，最優(yōu)含水率隨之提高。其原因是蘆葦?shù)拿芏刃∮谟倌噘|(zhì)土的密度，所以加入的蘆葦越多，加筋土的密度越小。另外，蘆葦中有孔隙，會(huì)吸附一定的土中水，所以最優(yōu)含水率提高了。干密度等于密度除以（1+含水率），所以隨加入蘆葦量的增加而降低了。

4.2 不同的加筋參數(shù)對(duì)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響

取含水率為20%的土樣，將蘆葦加筋率設(shè)定為0.16%、0.18%、0.2%、0.22%，長(zhǎng)度制備為8mm、10mm、12mm、14mm，截面制備為全截面、二分之一截面、四分之一截面，通過(guò)改變加筋材料的參數(shù)，進(jìn)行試驗(yàn)分析各種參數(shù)對(duì)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的的影響。經(jīng)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，加入二分之一截面、10mm長(zhǎng)度的蘆葦，加筋率為0.18%時(shí)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的提高最大。然后，將加筋率設(shè)定為0.18%、二分之一截面，測(cè)定出12mm長(zhǎng)度時(shí)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的提高最大。最后，將加筋率設(shè)定為0.18%、12mm長(zhǎng)度時(shí)，測(cè)定出四分之一截面時(shí)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的提高最大。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，加入蘆葦雖然降低了加筋土的干密度，但是確實(shí)能夠提高其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，而且通過(guò)對(duì)比不同參數(shù)得出了最優(yōu)的加筋參數(shù)為：加筋率0.18%、長(zhǎng)度12mm、四分之一截面。

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科研項(xiàng)目：鹽沼蘆葦加筋淤泥質(zhì)土的重型擊實(shí)效果評(píng)價(jià)研究（河北省教育廳自然科學(xué)重點(diǎn)課題ZD2017242）

作者簡(jiǎn)介：宋興海（1982-），河北南皮人，碩士，講師，主要從事土木工程專業(yè)課教學(xué)與研究。