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格宾网加筋煤矸石的直剪试验研究
编辑:wensheng   发布日期:17-11-17  热度:

以格宾网为筋材,以不同压实度的煤矸石为填料,进行了加筋煤矸石的直剪试验,获得了不同压实度煤矸石与格宾网间的直剪摩擦系数。试验结果表明: 煤矸石与格宾网的直剪剪应力和位移的关系为非线性,剪应力峰值随法向应力的增加而增大,直剪试验曲线呈稳态型。格宾网与煤矸石的直剪界面强度随煤矸石压实度的增加而增大,符合莫尔库仑强度型; 格宾网与煤矸石间有较好的拉拔摩擦特性,直剪摩擦系数大于 1; 加筋格宾网后,煤矸石的直剪强度得到了提高,主要是通过提高内摩擦角来实现的。


1、概述:

    煤矸石是煤炭生产加工过程中产生的废弃物,是我国*大的固体废弃物源。目前我国煤矸石已累计堆存了约 45 亿 t,每年还会新产生煤矸石 3 ~ 3. 5亿 t。煤矸石的大量堆积不仅会占用大量土地,而且会污染大气和水体,对矿区的生态环境造成极大的破坏 。国内对煤矸石综合利用主要有资源回收利用和工程利用两种途径,前者需要将混合排放的煤矸石进行复选,考虑到复选的成本,对我国的煤矸石进行复选利用很不经济。因此,我国现存的绝大多数煤矸石更适合于用作公路、铁路填料。目前已有很多学者对煤矸石的工程特性进行了研究,一些研究成果也得到了成功应用 。

    加筋土技术 是上世纪六十年代由法国工程师 Henri Vidal 提出,具有强度高、适应性广、成低本、施工简便等诸多优点,目前在公路、铁路、水利、市政等领域得到广泛应。一些学者和工程技术人员尝试着将加筋土技术与煤矸石相结合,修建了加筋煤矸石挡墙,取得显著的经济、社会和环境效益 。

    在加筋土工程中,筋土界面摩擦特性是一个重要内容,关系到加筋土结构的筋材布设和稳定性验算。目前对煤矸石与筋材的界面摩擦特性研究还不多见。本文以煤矸石为填料,经编土工格栅为筋材,通过不同压实度煤矸石与经编土工格栅的直剪和拉拔试验,研究了煤矸石与经编土工格栅间的界面摩擦特性。


2、试验材料:

2. 1、格宾网:

    格宾网( 双绞合六边形钢丝网) 是由马克菲尔 企业生产的一种新型的土工合成材料,近年来在国 图 1 格宾网内有较多的应用。试验用格宾网的型号为 ZNP8* Figure 1 gabion mesh10 /2. 7,由低碳钢丝经机器编织而成,钢丝直径为 2. 7 mm,表面采用了镀锌覆塑的防腐工艺,有高强 度、无蠕变、耐久性好等特点,5% 延伸率时的强度为 21. 2 kN /m,极限强度为 21. 2 kN /m。图 1 为根据 剪切盒尺寸裁剪后的试样。 

 

2. 2 、煤矸石:

   试验用填料为取自益娄高速公路施工现场的煤 矸石。将煤矸石从现场取回后,进行了常规土工试 验,获得了煤矸石的颗粒级配和主要物理参数,见图 图 2 试验用煤矸石的颗粒级配

  表 1 试验用煤矸石的主要物理特性  

  Table 1  the characteristics of coal gangue  

   

液限 ωL - 20 /% 塑限 ωp /% 塑性指数 Ip 自由膨胀率 δef /% *佳含水量 ωop /% *大干密度 ρdmax / ( g·cm - 3 )

32. 8 20. 9 11. 9 20 7. 0 2. 06


3、试验方法:

    试验以长沙亚星数控技术有限企业生产的TGH - 2C 微机土工合成材料直剪拉拔摩擦试验系统进行。该系统采用电子传感器技术、步进电机减速传动技术、机械杠杆砝码( 恒压) 加载技术、计算机信息处理技术开发的全自动试验设备,可用于土工合成材料直剪摩擦和拉拔摩擦试验。

    直剪试验的剪切盒为面积递减型,上下剪切盒的尺寸均为 300 mm × 300 mm,制样时先按设计压实度用煤矸石将下剪切盒填至剪切面形成土基底,再在土基座上铺设并固定试验土工布,然后将上剪切盒按设计压实度用煤矸石填满。试验按《试验规


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