1.1.2　加筋土及加筋土的研究現(xiàn)狀

1.1.2.1　加筋土

加筋土是在土中鋪設(shè)加筋材料，形成筋土復(fù)合體，達(dá)到提高土的強(qiáng)度、抗變形能力和整體穩(wěn)定性的目的。加筋土被廣泛應(yīng)用于邊坡治理、河堤加固、道路填筑、建筑地基等諸多方面，常用的加筋材料包括土工膜、土工格柵、合成纖維和天然纖維材料。

1.1.2.2　加筋土的研究現(xiàn)狀

1．筋材防腐

濱海鹽漬土地區(qū)的氣候潮濕、降水豐沛、地下水位高、土的毛細(xì)水上升高度大。麥秸稈為天然草本纖維材料，用于加筋濱海鹽漬土，必然要考慮麥秸稈的防腐問題。

麥秸稈的主要化學(xué)成分為纖維素、木素和多戊糖，無機(jī)成分僅占15%，與木材的化學(xué)成分相仿。木材防腐是使用防腐、防蟲、防霉、防變色化學(xué)藥劑進(jìn)行常壓或加壓浸注處理原木、板材或木制品。因此，木材防腐的研究成果可為麥秸稈防腐研究提供良好的借鑒。

1)木材的腐蝕

木材易受到各種菌、蟲的侵蝕而影響其使用性能，縮短木材制品的使用壽命，因此要重視木材的防護(hù)。木材能耐很多弱腐蝕性介質(zhì)的作用，各種鹽類溶液、大部分的有機(jī)酸和稀的堿溶液對(duì)木材的腐蝕作用很弱。無機(jī)酸的溫度和濃度越高，對(duì)木材的腐蝕作用越強(qiáng)。木材的化學(xué)穩(wěn)定性需根據(jù)其所吸收的液體數(shù)量和力學(xué)強(qiáng)度的變化情況而定^［29］。

(1)水的腐蝕。木材的構(gòu)造越致密，所含的樹脂越多，則水對(duì)木材的滲透能力越小。當(dāng)水的溫度升高或壓力增大時(shí)，木材中的某些成分被溶解而進(jìn)入溶液中，因此易被腐蝕。

(2)酸的腐蝕。木材對(duì)醋酸、蟻酸、蘋果酸等有機(jī)酸是比較穩(wěn)定的，但熱的有機(jī)酸溶液會(huì)使木材發(fā)生分解而腐蝕。

(3)堿的腐蝕。苛性堿和氨的水溶液對(duì)木材有腐蝕作用，尤其當(dāng)溫度和濃度增高時(shí)，腐蝕更為強(qiáng)烈。碳酸鹽的堿類對(duì)木材的腐蝕與苛性堿相同，但其腐蝕的速率要緩慢得多。

(4)鹽的腐蝕。各種鹽溶液對(duì)木材的腐蝕是不相同的。芒硝、氯化鉀、氯化鈉等鹽類不會(huì)引起木材的化學(xué)變化，但硫酸鈉等具有結(jié)晶膨脹性能的鹽類，在干濕交替的環(huán)境中，對(duì)木材的腐蝕則相當(dāng)嚴(yán)重，芒硝由于結(jié)晶膨脹作用，使木材腐蝕呈纖維狀。容易水解的鐵、鋁、鉻和鋅的鹽類水解后生成游離酸，使木材松弛。

(5)氣體的腐蝕。氯、溴、氧化氮等氣體能破壞木材。在干燥的環(huán)境中，常溫下的空氣對(duì)木材無腐蝕作用;在潮濕且通風(fēng)不良的情況下，細(xì)菌和真菌的生物腐蝕使木材分解。

(6)細(xì)菌腐蝕。這是指木材細(xì)胞壁被真菌分解時(shí)所引起的木材糟爛和解體的現(xiàn)象，能分解木材細(xì)胞壁的真菌為木材腐朽菌。根據(jù)木材被腐朽菌分解后的顏色和形態(tài)，可分為木材白腐和木材褐腐。

2)木材的防護(hù)

木材防護(hù)包括木材的合理使用及木材干燥、防腐、防蟲、防潮、防變色、防霉、阻燃處理及木材改性等方面。為了提高木材的耐蝕性，可通過物理或化學(xué)的方法用各種浸漬材料來處理木材。各種浸漬材料被木材的細(xì)胞壁吸附后形成保護(hù)層，或者和木材生成新的更穩(wěn)定的高分子化合物，從而提高木材的化學(xué)穩(wěn)定性，浸漬材料可以是有機(jī)的或無機(jī)的、水溶性或非水溶性的溶液。木材的防腐可分為物理防腐措施和化學(xué)防腐措施^［30］。

(1)木材儲(chǔ)存時(shí)的物理防腐措施。一定量的水分和空氣是引起木材腐朽的菌類生長的必要條件。因此如果控制了木材的含水率，使木材干燥，或者使木材特別濕而缺乏空氣，這樣都不利于木材腐朽菌的生長繁殖，木材就不容易腐朽。木材物理保管法可分為干存法、濕存法和水存法。

(2)木材的化學(xué)防腐措施^［31］。這是指用化學(xué)藥劑配成的溶液噴淋或浸泡木材，使木材表面覆蓋一層化學(xué)藥劑，其中一部分藥劑需滲入到木材的表層，使木材變?yōu)橛卸疚镔|(zhì)，這樣可以殺死或抑制浸染木材的菌類生長，從而達(dá)到防止木材腐朽的目的。化學(xué)防腐劑一般包括樹脂類和油類防腐劑，如酚醛樹脂、煤焦油、石炭油等;有機(jī)溶劑防護(hù)劑，如四氯酚、五氯酚、2－氯鄰苯基酚、二硝基苯酚等，其中五氯酚具有很好的防變色、防腐和防蟲效果，且價(jià)格便宜，但五氯酚中含有致癌的副產(chǎn)物;鹽類防腐劑，如氯化鋅、氟化鈉、砷酸鹽類、混合鹽類等，目前主要有銅鉻砷(CCA)防護(hù)劑，它可在受潮嚴(yán)重的惡劣條件下使用30年以上?；瘜W(xué)防腐措施的優(yōu)點(diǎn)在于使用藥劑后很快見效，且處理方法簡便;其缺點(diǎn)是可能在一定程度上造成環(huán)境污染。

2．加筋土技術(shù)的起源與發(fā)展

人類將木材、竹子、蘆葦、稻草等天然材料添加到土中的應(yīng)用技術(shù)，一直可追溯到遠(yuǎn)古。基督教圣經(jīng)就有用加有樹根或草的黏土、磚塊來構(gòu)建住宅的關(guān)于加筋土技術(shù)的記錄^［32］。中東國家的美索不達(dá)米亞的填土堤建于公元前3000年，堤身由土磚坯砌成，坐落在編成辮狀的蘆葦基礎(chǔ)之上;伊拉克的Agar-Quf ziggurrant距今至少超過3 000年，是由130～140 mm厚度不等的黏土磚塊建成的，磚塊由水平方向的蘆葦編織墊加筋而成;羅馬Londinium港碼頭的木材加筋土擋墻高2 m、長9 m，木材一層一層地嵌到填土中，填料為混入蘆葦?shù)募咏钔?，至今還有一部分保存完好。

國內(nèi)，民間的“夯筑”技術(shù)，可追溯到公元前4000年。在土中加入適量的水，并混入一些竹片、蘆葦或稻草，每隔10 cm左右用夯錘分層夯實(shí)填筑土堤或建造房子，馳名中外的萬里長城的部分地段就是用這種技術(shù)筑成的，至今還留有遺跡。我國古代防洪堤的填筑技術(shù)，就是加筋土技術(shù)在治水、抗洪救災(zāi)中的具體應(yīng)用。

現(xiàn)代加筋土的概念是由法國人Casagrande提出的，他將土工膜水平鋪設(shè)在軟基中，并將加筋土問題理想化。現(xiàn)代加筋土的設(shè)計(jì)和第一個(gè)加筋構(gòu)筑物則是由法國工程師Henri Vidal于20世紀(jì)60年代提出并實(shí)現(xiàn)的，從此利用抗拉材料作為筋材的加筋土技術(shù)，從經(jīng)驗(yàn)判斷上升到理論研究設(shè)計(jì)階段^［33］。美國和英國也相繼在20世紀(jì)70年代初完成了第一個(gè)加筋土構(gòu)筑物，加筋土技術(shù)的基礎(chǔ)性研究得到了許多國家機(jī)構(gòu)和團(tuán)體的支持，如法國的Laboratoire des Ponts Chaussees、美國交通部、英國交通部、日本國土交通省等。

相對(duì)國外而言，我國對(duì)現(xiàn)代加筋土技術(shù)的應(yīng)用和研究起步較晚，可分為以下三個(gè)階段^［34］。

(1)20世紀(jì)60年代中期至70年代末期為自發(fā)應(yīng)用階段。60年代中期，河南、北京、山西、山東等省市的多處灌溉渠道利用塑料薄膜作為防滲材料。1978年在云南田壩礦區(qū)建造了我國第一座試驗(yàn)性的加筋土擋墻，1979年我國第一座加筋土擋土墻在云南修建成功。

(2)20世紀(jì)80年代初期至80年代末期為技術(shù)引進(jìn)階段。80年代加筋土技術(shù)逐漸在公路、水運(yùn)、鐵路和水利工程中試用，主要集中在陜西、山西、四川、湖北、云南和浙江等地。

(3)20世紀(jì)80年代末期至現(xiàn)在為建設(shè)與發(fā)展階段。隨著加筋土技術(shù)設(shè)計(jì)理論、施工技術(shù)日趨成熟，加筋土技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，在公路和鐵路、水運(yùn)和水利工程中得到了廣泛的應(yīng)用，包括公路、鐵路的路堤、路塹、路基、橋臺(tái)，水運(yùn)和水利工程中的防洪堤、水壩、擋墻以及環(huán)境工程中的垃圾填埋場(chǎng)、尾礦壩、核廢料的處理等，使用地域遍布全國各地。

3．加筋土的理論研究

加筋土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性主要是依靠填土自重和筋土之間的摩擦力來實(shí)現(xiàn)的，國內(nèi)外很多學(xué)者從不同角度提出了關(guān)于筋土界面作用特性的觀點(diǎn)。

1)界面摩擦作用觀點(diǎn)

文獻(xiàn)［35、36］對(duì)土工合成材料和填土的界面摩擦性質(zhì)，以及加筋土的穩(wěn)定性等方面進(jìn)行了深入的研究，提出了界面摩擦作用觀點(diǎn)，認(rèn)為土與筋材界面存在著摩擦力和咬合力，它約束了土的側(cè)向位移，增大了土的剛度。當(dāng)填土自重和外力產(chǎn)生的土壓力傳遞給加筋，并試圖將筋材從土中拉出時(shí)，填土與筋材之間的摩擦力將阻止加筋被拉出。因此，只要加筋材料本身具有足夠的強(qiáng)度和抗變形能力，加筋與填土之間能產(chǎn)生足夠的摩擦力，加筋就可以提高土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。筋土界面摩擦力的大小可以根據(jù)作用在加筋上的正應(yīng)力和筋土界面的摩擦系數(shù)獲得，筋土界面的摩擦作用和莫爾圓圖解見圖1.1和圖1.2，圖中:σ表示法應(yīng)力;τ表示剪應(yīng)力; c表示黏聚力;φ表示摩擦角。

該觀點(diǎn)概念明確、計(jì)算簡單、使用方便。不足之處是它忽略了土和加筋的模量不同，受力時(shí)加筋變形與土變形不協(xié)調(diào)，也未考慮整根加筋所受的外力并非處處相同等情況。

2)準(zhǔn)黏聚力觀點(diǎn)

文獻(xiàn)［37］和［38］提出了準(zhǔn)黏聚力的觀點(diǎn)，該觀點(diǎn)是根據(jù)沙土和水平布置一層或多層筋材構(gòu)成的加筋沙土三軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果提出的。似黏聚力可通過加筋沙土的破壞包絡(luò)線反映出來。土與筋材之間存在著剪應(yīng)力，能對(duì)土產(chǎn)生側(cè)向約束作用，使接觸面上單元土的側(cè)向應(yīng)力增大了Δσ₃，而內(nèi)摩擦角φ的變化可忽略不計(jì)，此時(shí)加筋土的σ_1f要比未加筋時(shí)的σ₁大很多，且加筋沙土的破壞包絡(luò)線與縱坐標(biāo)相交，截距c'為黏聚力增量，稱之為準(zhǔn)黏聚力^［38］。受剪時(shí)，加筋和沙土共同發(fā)揮作用，使得加筋沙土的抗剪強(qiáng)度提高，這表明加筋起到了增加土黏聚力的作用。加筋沙土的抗剪強(qiáng)度可表示為

圖1.1　筋土界面摩擦作用示意

圖1.2　準(zhǔn)黏聚力作用圖解

該觀點(diǎn)在原理上是令人信服的，但它僅提出在筋土接觸面上單元土里的小主應(yīng)力增大了Δσ₃，對(duì)筋土接觸面以外土中的應(yīng)力、應(yīng)變有何影響并未提及，但并不影響指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)和計(jì)算精度。

3)張力膜觀點(diǎn)

王陶等^［39］提出了張力膜觀點(diǎn)，認(rèn)為在荷載作用下土下沉，鋪設(shè)于土中的加筋土工織物產(chǎn)生了豎向撓曲，如圖1.3所示。薄膜的撓度等于接觸面處土的豎向變形，而薄膜通過變形承擔(dān)了一部分豎向荷載，使下層結(jié)構(gòu)承受的荷載得以減輕。由此可知，筋材需在發(fā)生一定變形的條件下，才能發(fā)揮其加筋作用，而且筋材的撓度越大，加筋效果越好。這一觀點(diǎn)不僅考慮了接觸面的筋土作用，而且涉及與接觸界面相鄰一定厚度內(nèi)土的加固效果，對(duì)麥秸稈加筋土的筋土界面特性研究有借鑒作用。

圖1.3　張力膜作用示意

圖1.4　堤壩中加筋墊層的應(yīng)力擴(kuò)散示意

4)土應(yīng)力狀態(tài)改變觀點(diǎn)

沈珠江^［40］等人提出了土應(yīng)力狀態(tài)改變觀點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)了筋材摩擦力對(duì)加筋土應(yīng)力狀態(tài)變化的影響，認(rèn)為在筋材具有足夠強(qiáng)度或不被拔出的情況下，唯一的破壞形式是伴隨沉降而產(chǎn)生的側(cè)向擠出，由于筋材改變了地基土的剪應(yīng)力方向，從而使地基的承載力大幅度提高。王偉^［41］在軟基的土工織物加固機(jī)制研究中，也強(qiáng)調(diào)了加筋可以明顯地改變地基土的位移場(chǎng)，加筋墊層在傳遞應(yīng)力過程中的擴(kuò)散作用，使傳遞到加筋墊層下地基土中的應(yīng)力大為減小，如圖1.4所示。筋土界面上除摩擦力以外，筋材和沙墊層構(gòu)成的加筋墊層也對(duì)地基承載力的提高起到了積極作用。這一觀點(diǎn)認(rèn)為加筋作用不僅影響筋土接觸面土的應(yīng)力－應(yīng)變特性，也使筋材附近土受到加固作用，改善了土的性質(zhì)。

5)剪切帶觀點(diǎn)

包承綱^［42］的剪切帶觀點(diǎn)認(rèn)為，由于筋土界面上的嵌鎖作用與摩擦作用產(chǎn)生了摩擦力，使加筋土的受力作用首先反映在接觸面上，筋材在土中滑移時(shí)，摩擦作用最先顯露，而后嵌鎖作用迅速發(fā)揮且占主導(dǎo)作用，其次再反映在相鄰的土中。當(dāng)筋材與土的相對(duì)位移達(dá)到一定程度時(shí)，隨著變形的繼續(xù)增加，軟弱部位的剪應(yīng)力會(huì)愈加集中，應(yīng)變更加不均勻，而高應(yīng)變梯度會(huì)傳遞到相鄰區(qū)域，最終導(dǎo)致變形在局部發(fā)展，因此，筋材附近的土將出現(xiàn)一定厚度的剪切帶，使筋材周圍一定范圍內(nèi)的土都成為加筋土，造成地基內(nèi)應(yīng)力的重新分布，改變了剪應(yīng)力的方向和應(yīng)力擴(kuò)散作用，地基承載力顯著增加。剪切帶是由于接觸面上的嵌鎖與摩擦作用而造成的，由于筋材本身的非均質(zhì)性，使得土中的應(yīng)力、應(yīng)變不均勻^［43］。也就是說，加筋的主要作用在于增強(qiáng)土的整體性，使土由“散體”變?yōu)榫哂小耙欢ㄟB續(xù)性的介質(zhì)”，由此促進(jìn)了加筋土的強(qiáng)度增長。

這個(gè)觀點(diǎn)是對(duì)加筋界面特性的綜合性分析，從本質(zhì)上驗(yàn)證了加筋對(duì)土強(qiáng)度的影響，為麥秸稈加筋土的力學(xué)原理分析提供了借鑒。麥秸稈平鋪于填土中，與土接觸面產(chǎn)生摩擦與嵌鎖作用。在加荷初期，土處于壓縮狀態(tài)，隨荷載增加，筋材開始彎沉，起到張力膜的作用，與此同時(shí)，上覆土也開始彎沉，當(dāng)筋材與土的相對(duì)位移達(dá)到一定程度時(shí)，靠近筋材的土?xí)霈F(xiàn)一定厚度的剪切帶，使土中的應(yīng)力被擴(kuò)散，增加了地基的承載力，延緩了破裂面的出現(xiàn)。

6)纖維加筋理論

近年來，分散的纖維絲作為一種新的加筋材料被直接應(yīng)用于巖土工程中，以提高填筑土的工程性質(zhì)。這項(xiàng)技術(shù)是繼加筋土之后于20世紀(jì)80年代初由法國學(xué)者提出的，并且纖維加筋土已應(yīng)用于公路路基邊坡的加固工程。纖維加筋土是土工加筋技術(shù)的一個(gè)重要分支，它作為一種新型的土補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，具有一般加筋土所沒有的近似于各向同性的力學(xué)性質(zhì)及良好的工程特性。有學(xué)者研究指出^［44］，聚丙烯纖維摻入黏土后不僅提高了黏土的抗拉強(qiáng)度，而且還增強(qiáng)了其臨界斷裂韌度，有效地防止了土的裂縫發(fā)育，提高了土的自愈能力。此外，還有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)^［45］，短切纖維摻入到水泥或混凝土中可以提高其抗拉強(qiáng)度，防止開裂。

圖1.5　加筋土的彎曲機(jī)理與交織機(jī)理示意

纖維加筋對(duì)土的補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理，可用“彎曲機(jī)理”和“交織機(jī)理”予以解釋^［46］，適用于分析麥秸稈加筋土的固土機(jī)理。彎曲機(jī)理是指當(dāng)土承受外力而使麥秸稈受拉時(shí)，在麥秸稈彎曲的凹側(cè)產(chǎn)生對(duì)土顆粒的壓力N和摩擦力F，從而起到加固土的作用。交織機(jī)理是指由于土中無序分布的麥秸稈存在著無數(shù)的交織點(diǎn)，當(dāng)交叉處受到力的作用時(shí)，有產(chǎn)生位移的趨勢(shì)，則臨近的麥秸稈就會(huì)阻止這種位移。采用這種布筋方式，筋材對(duì)土的補(bǔ)強(qiáng)作用既來自于筋土間的摩擦力和咬合力，更來源于筋材對(duì)土的空間約束作用，如圖1.5所示。

4．加筋土試驗(yàn)研究概況

1)直剪試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn)

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)筋土界面摩擦特性的研究較多，主要的研究手段是進(jìn)行直剪試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn)。文獻(xiàn)^［47］通過直剪試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，土與土工合成材料間的摩擦角小于土本身的摩擦角。文獻(xiàn)^［48］得出了同樣的試驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)發(fā)現(xiàn)密實(shí)沙與土工合成材料反復(fù)剪切后，所發(fā)揮的摩擦力與疏松狀態(tài)下所獲得的值相同。高翔等^［49］研究了加筋土中筋材與土界面的剪切特性、影響因素、試驗(yàn)方法及研究進(jìn)展，為加筋土工程的設(shè)計(jì)和施工提供了理論依據(jù)。張鵬等^［50］根據(jù)拉拔試驗(yàn)結(jié)果，提出了剪應(yīng)力－位移關(guān)系的三階段彈塑性模型，并通過有限差分法求解得到了拉拔試驗(yàn)中的非線性位移、應(yīng)變、拉力和剪應(yīng)力等參量。楊廣慶等^［51］在分析土工格柵界面摩擦特性影響因素基礎(chǔ)上，進(jìn)行了土工格柵在沙礫料和黏性土中的拉拔試驗(yàn)和直剪試驗(yàn)，結(jié)果表明土工格柵與沙礫料接觸面抗剪強(qiáng)度較高，而與黏土接觸面抗剪強(qiáng)度很低，為土工格柵加筋土擋墻的設(shè)計(jì)提供重要的參考價(jià)值。張嘎等^［52］進(jìn)行了大尺寸的粗粒土與土工布接觸面的單調(diào)和往返剪切試驗(yàn)，結(jié)果表明粗粒土與土工布接觸面出現(xiàn)了一定程度的應(yīng)變軟化，相對(duì)法向位移的變化受法向應(yīng)力影響較大，并表現(xiàn)出異向性，提出結(jié)合接觸面剪切試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn)是研究土與加筋接觸面力學(xué)特性較為全面合理的手段。

2)三軸壓縮試驗(yàn)

在三軸壓縮試驗(yàn)中，假定試樣為均勻連續(xù)介質(zhì)，通過施加圍壓和軸壓來模擬土中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)及所經(jīng)歷的路徑，來研究加筋土的變形和強(qiáng)度特征。1969年，Henri Vidal和Francois Schlosser最先發(fā)表在Laboratoire Central des Ponts et Chaussees(LCPC)試驗(yàn)場(chǎng)地的軸對(duì)稱應(yīng)力條件下的加筋土三軸試驗(yàn)結(jié)果顯示，加筋改善了土的受力性能，使加筋土的黏聚力增大。

A Boominathan，S Hari^［53］利用三軸壓縮試驗(yàn)研究了通過加入纖維材料來改善粉煤灰土的抗液化強(qiáng)度特性，選取加筋率、加筋材料的長寬比等為影響參數(shù)，結(jié)果表明，加入纖維材料能減少其孔隙水壓力，進(jìn)而提高粉煤灰的抗液化強(qiáng)度特性。R L Michalowski等^［54］利用三軸壓縮試驗(yàn)，研究了纖維加筋土的特性及加筋機(jī)理。Khalid Farrag，Mark Morvant^［55］通過室內(nèi)直剪試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)比評(píng)價(jià)了人工合成纖維和非紡織土工織物作加筋材料改善黏性土路堤滑坡破壞面的抗滑性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，纖維加筋能在短期內(nèi)補(bǔ)償由于土的含水率增大而導(dǎo)致的土抗剪強(qiáng)度損失，纖維的最優(yōu)加筋率為0.1%，而非紡織土工織物則能長期改善高塑性土坡的破壞面的抗滑性能。M Gosavi等^［56］研究了利用土工合成加筋材料改善路堤土的性能，試驗(yàn)結(jié)果表明，摻加0.2%的纖維可以提高其黏聚力，降低其φ值。Benedito de S Bueno等^［57］通過靜荷載三軸壓縮試驗(yàn)和循環(huán)荷載三軸壓縮試驗(yàn)，研究了長度分別為10 mm、20 mm和40 mm，加筋率分別為0.1%、0.25%和0.50%的聚丙烯纖維加筋冷瀝青混凝土的工程特性，結(jié)果表明，最優(yōu)加筋長度為40 mm，最優(yōu)加筋率為0.25%，加入纖維加筋材料能降低加筋冷瀝青混凝土的干密度和彈性模量。

吳景海等^［58］通過三軸壓縮試驗(yàn)對(duì)五種國產(chǎn)土工合成材料的加筋效果作了對(duì)比研究，并且得出結(jié)論:土工合成材料加筋沙具有準(zhǔn)黏聚力，它仍符合莫爾－庫侖抗剪強(qiáng)度理論，并對(duì)土工合成材料的選擇問題進(jìn)行了有益的探討。黃仙枝等^［59］進(jìn)行了土工帶加筋碎石土的大型三軸固結(jié)排水剪切試驗(yàn)，證明土工帶加筋后，土的破壞強(qiáng)度和破壞應(yīng)變均得到提高;并通過研究加筋土和未加筋土的強(qiáng)度包線得出，加筋前后土的強(qiáng)度曲線基本平行、摩擦角相等、黏聚力提高;通過分析加筋土的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系曲線，研究土工帶加筋碎石土的抗剪強(qiáng)度特性，提出土工帶加筋土的抗剪強(qiáng)度表達(dá)式，為進(jìn)一步研究碎石土加筋機(jī)理提供了試驗(yàn)基礎(chǔ)。孫麗梅等^［60］采用三軸固結(jié)排水剪切試驗(yàn)，研究了不同布筋方式下加筋土的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系，以及加筋效果隨加筋層數(shù)和圍壓變化的規(guī)律。魏宏衛(wèi)等^［61］進(jìn)行了土工合成材料加筋土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)研究，探討了加筋層數(shù)、筋材拉伸模量、土壓實(shí)度以及豎向壓力對(duì)加筋土抗剪強(qiáng)度和應(yīng)力－應(yīng)變特性的影響。喻澤紅等^［62］對(duì)加筋材料的抗剪作用及加筋地基的豎向位移進(jìn)行了深入研究，討論了加筋長度、加筋深度對(duì)加筋土地基沉降的影響。李曉俊等^［63］采用雙曲線函數(shù)擬合加筋土的應(yīng)力－應(yīng)變?cè)囼?yàn)曲線，分析了土工帶加筋碎石土的變形特性和土工帶加筋對(duì)碎石土應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系的影響。閔興^［64］針對(duì)加筋土中傳統(tǒng)的加筋材料布置特點(diǎn)，提出了立體加筋土的概念，并設(shè)計(jì)了采用軸對(duì)稱布置的單層立體加筋沙土的試驗(yàn)方案，研究了單層立體加筋土性狀和破壞機(jī)理。崔堂燦等^［65］通過兩種不同土工合成材料加筋沙土三軸試驗(yàn)，分析了影響加筋土應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系及抗剪強(qiáng)度的因素，沙土加筋后，可以提高土的抗剪強(qiáng)度，其加筋效果隨圍壓的增大而減小，加筋對(duì)土內(nèi)摩擦角影響不大，但可明顯提高土黏聚力。張孟喜等^［66］在前期單層立體加筋土的基礎(chǔ)上，探討了不同立體加筋方式、不同圍壓作用下應(yīng)力、應(yīng)變及強(qiáng)度變化規(guī)律，表明立體加筋不僅能提高沙土的黏聚力，同時(shí)也能增加沙土的內(nèi)摩擦角，尤其是雙側(cè)立體加筋沙土。

周錫九等^［67］通過現(xiàn)場(chǎng)取土樣的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，認(rèn)為根系加筋土的強(qiáng)度特性與其他加筋材料的加筋土強(qiáng)度特性完全吻合。郝彤琦等^［68］以林木根系為研究對(duì)象，將根系與土視為一個(gè)整體(根土復(fù)合體)用三軸試驗(yàn)結(jié)果比較根系對(duì)黃土的加筋效果，并通過復(fù)合體的力學(xué)指標(biāo)隨根徑和含水率的變化來展示根系的固土作用。劉秀萍等^［69］以林木根系為研究對(duì)象，將根系與土視為一個(gè)整體，用三軸試驗(yàn)方法研究根土復(fù)合體的應(yīng)力－應(yīng)變及強(qiáng)度特性，探討不同根系直徑、根系分布方式、復(fù)合體含水率和圍壓下的極限主應(yīng)力差和加根效果，得出根土復(fù)合體的強(qiáng)度指標(biāo)。陳昌富等^［70］通過采用室內(nèi)三軸試驗(yàn)方法，研究草根加筋土護(hù)坡加筋原理，探討了在不同加筋情況下草根加筋土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的變化規(guī)律，分析了草根加筋土的變形破壞模式以及筋材在土剪切過程中的阻抗機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明，草根加筋土加筋機(jī)理可以用準(zhǔn)黏聚力原理來解釋;草根加筋土服從莫爾－庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則。

3)擊實(shí)試驗(yàn)

Prabakar J等^［71］利用擊實(shí)試驗(yàn)和三軸試驗(yàn)，研究了加筋率為0.25%、0.5%、0.75%、1%及加筋長度為10 mm、15 mm、20 mm、25 mm的劍麻纖維加筋土的強(qiáng)度特性，結(jié)果表明，加筋土的最大干密度為1.69～1.78 g/cm³，提高加筋纖維的長度和加筋率都會(huì)降低土的干密度。

馮忠居等^{［72，73］}改變擊實(shí)試驗(yàn)的擊實(shí)參數(shù)，對(duì)影響粗粒土壓實(shí)特性的相關(guān)因素進(jìn)行分析;利用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)粗粒土路基壓實(shí)厚度、壓實(shí)機(jī)械及壓實(shí)遍數(shù)等影響壓實(shí)效果因素綜合分析后，提出采用三點(diǎn)二次插值函數(shù)的定量分析方法及定量與定性分析相結(jié)合的方法對(duì)粗粒土的壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而為土的最大干密度和最優(yōu)含水率數(shù)值解的確定提供了理論依據(jù)。王永和等^［74］分析土樣制備過程中含水率隨時(shí)間和溫度的變化規(guī)律，討論了擊實(shí)筒余土高度的變化對(duì)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果的影響，基于最小二乘原理和MATLAB軟件，對(duì)擊實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合曲線處理。

陳志軍等^［75］通過大量的室內(nèi)試驗(yàn)，分析了粉煤灰的擊實(shí)、壓縮、抗剪指標(biāo)以及應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系，使用改進(jìn)的剪切盒進(jìn)行試驗(yàn)，研究了加筋粉煤灰中筋帶與粉煤灰的界面黏聚力及界面摩擦角，認(rèn)為壓實(shí)度是粉煤灰強(qiáng)度的主要控制因素，含水率在一定范圍內(nèi)對(duì)強(qiáng)度影響較小。因此，在施工中，必須保證足夠的壓實(shí)度;加筋粉煤灰中的筋帶與粉煤灰的界面黏聚力很小，界面摩擦角略小于粉煤灰的內(nèi)摩擦角。鐘長云等^［76］針對(duì)軟質(zhì)風(fēng)化巖作路基填料的壓實(shí)度控制問題，分別對(duì)沙質(zhì)板巖和含礫沙巖進(jìn)行了擊實(shí)試驗(yàn)，得出沙質(zhì)板巖和含礫沙巖在不同粒徑粗細(xì)比之下的擊實(shí)曲線，提出用壓實(shí)系數(shù)來檢驗(yàn)軟質(zhì)風(fēng)化巖壓實(shí)的方法。

鄭麗君^［77］通過對(duì)土的輕型與重型擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果(最大干密度和最優(yōu)含水率)的統(tǒng)計(jì)分析，建立了輕、重兩種擊實(shí)試驗(yàn)方法確定參數(shù)之間的線性關(guān)系式，可利用輕型擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果推導(dǎo)出重型擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果。王鵬等^［78］通過室內(nèi)試驗(yàn)研究了擊實(shí)功對(duì)路基壓實(shí)度的影響。結(jié)果表明，增大擊實(shí)功，路基土的最大干密度和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度都有顯著提高，抗壓強(qiáng)度最大增幅達(dá)到50%左右，因此，增加路基土的密實(shí)度，可以明顯地提高路基土的強(qiáng)度，延長路基的使用壽命;還通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究了壓實(shí)機(jī)具和碾壓遍數(shù)對(duì)壓實(shí)度的影響，并采用便攜式落錘彎沉儀(PFWD)對(duì)壓實(shí)后的路基強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明，隨碾壓遍數(shù)的增加，壓實(shí)度存在一定的增大趨勢(shì)。郭光輝等^［79］對(duì)細(xì)粒土在不同擊實(shí)功作用下的壓實(shí)性能及無側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明:含水率較小時(shí)，細(xì)粒土在擊實(shí)功作用下的干密度隨含水率變化幅度較小，隨著含水率的增大，土在不同擊實(shí)功作用下的擊實(shí)曲線均趨向合一;壓實(shí)土樣的最大干密度與最優(yōu)含水率與擊實(shí)功的常用對(duì)數(shù)分別呈線性遞增和遞減關(guān)系;擊實(shí)土樣在最優(yōu)含水率的左側(cè)出現(xiàn)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度峰值。

王昌衡等^［80］以能量原理為基礎(chǔ)，根據(jù)規(guī)范規(guī)定現(xiàn)場(chǎng)土的壓實(shí)度，現(xiàn)場(chǎng)土吸收的壓路機(jī)的振動(dòng)壓實(shí)能與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)的擊實(shí)功相等的事實(shí)，建立振動(dòng)壓路機(jī)－土系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，解出動(dòng)力學(xué)方程，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法求出振動(dòng)壓路機(jī)的碾壓次數(shù)。該方法對(duì)事先確定壓路機(jī)的振動(dòng)碾壓次數(shù)有一定的指導(dǎo)意義。