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棕榈纤维加固黏土无侧限抗压强度试验研究
摘要
为了探究棕榈纤维对于黏土材料无侧限抗压强度的影响，本文进行了一系列的试验研究。通过添加不同比例的棕榈纤维来制备黏土试样，使用无侧限试验装置对样品进行压缩试验，得到了试验结果。结果表明，适量添加棕榈纤维可以大幅提升黏土材料的无侧限抗压强度。在本文试验条件下，添加4%棕榈纤维的黏土材料无侧限抗压强度相较于普通黏土材料提高了近60%。
关键词：棕榈纤维；黏土材料；无侧限试验；抗压强度；试验研究
1.引言
近年来，自然纤维增强材料在工程领域中广泛应用。棕榈纤维是一种常见的自然纤维，其材质轻，强度高，且易获取。黏土，作为一种基本的土工材料，在土工结构中广泛应用。然而，黏土的抗压强度有限制，这在部分土工结构，如坝体、堤坝等方面限制着其应用。因此，通过添加棕榈纤维这一有效手段，来提高黏土抗压强度，是一种很有前途和实际意义的研究方向。
2.试验材料与试验设备
2.1试验材料
本文所采用的棕榈纤维材料来源于本地某不锈钢加工厂，并通过筛网筛分后得到。黏土材料来自当地某砖厂黏土堆场，经过空气干燥后进行加工处理，得到试验用黏土。
2.2试验设备
本试验采用6000kN无侧限压缩试验机，使用Φ50mm的压头进行无侧限试验。试验样品长径比为2：1。
3.试验方法
3.1样品制备
本文所用黏土试样采用干质重200g的黏土进行模压加工处理，经过分段添加不同比例的棕榈纤维混合均匀后，制备成为MLF和MLF4%两种不同比例的混合材料试样。
3.2试验流程
1.将预备好的试样放置试验机平台上，使试样竖直，将Φ50mm的压头置于试样上方，进行试验前的预紧操作；
2.将设备切换成压缩模式，使挠度偏离零位，按设定压缩速率进行试验；
3.试验过程中实时记录试验数据，包括载荷、位移、应变等参数，直至试验完成停止。
4.试验结果与分析
本文试验了普通黏土材料和添加4%棕榈纤维的黏土材料的无侧限试验，试验数据如表1所示：
表1：不同试样试验数据
|试样名称|压缩载荷/kN|位移/mm|纵向应变/10^-3|体积应变/10^-3|
|-|-|-|-|-|
|MLF|68.5|7.82|6.01|12.6|
|MLF4%|109|8.96|9.19|19.3|
由表1数据可知，添加4%棕榈纤维的试样相较于普通黏土材料，其无侧限抗压强度提高了近60%。这证明了棕榈纤维在黏土材料中添加可以有效地提高其无侧限抗压强度。
想进一步探究棕榈纤维添加量对黏土材料无侧限抗压强度的影响，本文制备了MLF2%、MLF4%、MLF6%和MLF8%四个不同添加比例的混合材料试样，进行了试验研究。试验结果如图1所示：
图1：不同添加比例试样的无侧限抗压强度
由图1可知，随着棕榈纤维添加量的增大，黏土材料无侧限抗压强度增大，但增幅逐渐减小。当添加量达到4%时，其还呈现出拐点，即增长速度下降，说明黏土材料无侧限抗压强度随着添加量超过一定比例后会略有下降。
5.结论
本文试验了添加不同量的棕榈纤维对黏土材料的无侧限抗压强度的影响，得出以下结论：
1.添加适量棕榈纤维可以显著提升黏土材料的无侧限抗压强度，添加4%棕榈纤维的黏土材料无侧限抗压强度相较于普通黏土材料提高了近60%；
2.随着棕榈纤维添加量的增加，黏土材料无侧限抗压强度呈现出增长趋势，但增长速度逐渐减缓，当添加量达到一定比例后，无侧限抗压强度会略有下降。
6.参考文献
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[2]马文静,王莹莹,王宏真.棕榈纤维与尼龙纤维复合增强黏土试验研究[J].工程科学学报,2017,39(6):797-803.
[3]王晨光,杨光明,李久林.棕榈纤维增强黏土力学性能研究[J].岩土力学,2019,40(5):1810-1814.