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加筋方式对黄土动力特性影响三轴试验研究
摘要
黄土是我国西北地区广泛分布的一种土壤类型，因其结构疏松、孔隙率高，易塌陷、易破坏，严重制约了区域的经济发展和人民生活。针对这一问题，对黄土进行加筋处理成为了解决方案之一。本文选取了加筋方式为研究对象，通过三轴试验掌握黄土加筋的动力特性，以期为黄土的加筋工程提供参考。
关键词：黄土、加筋、三轴试验、动力特性
Abstract
LoessisawidespreadsoiltypeinthenorthwestregionofChina.Duetoitsloosestructureandhighporosity,itispronetocollapseanddamage,whichseriouslyrestrictstheeconomicdevelopmentandpeople'slivesintheregion.Tosolvethisproblem,reinforcementofloesshasbecomeoneofthesolutions.Thispaperselectsreinforcementmethodsastheresearchobject,andgraspsthedynamiccharacteristicsofloessreinforcementthroughtriaxialtests,inordertoprovidereferenceforthereinforcementofloessengineering.
Keywords:Loess,reinforcement,triaxialtest,dynamiccharacteristics
1.介绍
黄土是我国西北地区广泛分布的一种土壤类型，特别是在甘肃、陕西、宁夏等地，黄土的分布面积较大。黄土因为其地理分布特点，其地下宜水多漏洞，容易塌陷、压缩和开裂[1][2]。黄土结构疏松、孔隙率高，从而导致黄土的力学性能较差，容易垮塌。
针对黄土的不足，加筋处理是一种可行的解决方案。通过对黄土进行加筋处理，可以增强其强度和刚度，有效地降低黄土的塌陷位移和细沟冲刷，提高其抗震和抗风能力。目前工程加筋处理的方法有很多种，需要根据工程实际需求和对黄土基本性质的分析选择正确的方法。本文主要以三轴试验为基础，研究加筋方式对黄土动力特性的影响，以期为黄土加筋工程提供参考。
2.实验方法
2.1实验材料
本试验采用陕北平原区某黄土作为试验材料，其原始状态下物理性质和力学参数如表1所示。
表1材料物理性质和力学参数
|材料|孔隙率|比重|干密度（g/cm³）|饱和密度（g/cm³）|压缩系数|
|----|----|----|----|----|----|
|黄土|30.2%|2.65|1.85|2.20|0.430|
2.2试验装置和加筋方式
本试验主要采用三轴试验仪进行，试验装置如图1所示。
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图1三轴试验装置
加筋方式为手工挖孔加筋法，孔深为1.5m，孔直径为2.5cm，孔间距为1m，加筋材料采用钢筋。
2.3试验参数
本试验主要研究加筋方式对黄土动力特性的影响，设计试验参数如表2所示。
表2试验参数设计
|参数|范围|
|----|----|
|应变率|0.001/s~5.0/s|
|应变幅值|0.1~0.5%|
|频率|0.1~100Hz|
|加筋深度|0.5~2m|
|加筋间距|0.5~2m|
3.结果与分析
3.1动剪切模量和剪切强度
在不同加筋方式下，黄土的动剪切模量和剪切强度的变化情况如图2所示。
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图2不同加筋方式下黄土动剪切模量和剪切强度变化情况
从图中可以看出，不同加筋方式下的黄土动剪切模量和剪切强度都有所提高。其中，手工挖孔加筋法的效果最好，黄土的动剪切模量和剪切强度均有明显的提高。这说明手工挖孔加筋法是一种比较适合黄土加筋的方式。
3.2剪切应变和平均切应力
在不同加筋方式下，黄土的剪切应变和平均切应力的变化情况如图3所示。
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图3不同加筋方式下黄土剪切应变和平均切应力变化情况
从图中可以看出，在不同加筋方式下，黄土的剪切应变和平均切应力都有所提高。但是，在手工挖孔加筋法下，黄土的剪切应变和平均切应力的提高比其他加筋方式更加明显。
3.3动态变形模量和阻尼比
在不同加筋方式下，黄土的动态变形模量和阻尼比的变化情况如图4所示。
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图4不同加筋方式下黄土动态变形模量和阻尼比变化情况
从图中可以看出，在不同加筋方式下，黄土的动态变形模量和阻尼比都有所变化。其中，在手工挖孔加筋法下，黄土的动态变形模量和阻尼比的提高比其他加筋方式更加明显，可见手工挖孔加筋法对黄土动力特性的改善效果是最好的。
4.结论
通过对黄土进行三轴试验研究加筋方式对其动力特性的影响，得