[发明专利]制备内含定向分布纤维的物化法改良土试样的装置及方法

说明书

本发明公开了一种制备内含定向分布纤维的物化法改良土试样的装置及方法，该装置包括可拆卸模具、击实定位板、击实锤系统和纤维定向筛；所述可拆卸模具包括底钢板、两块外侧钢板、两块内侧钢板和若干螺纹钢拉杆；底钢板通过侧面螺孔与自攻螺钉配合以固定侧钢板；外侧钢板内表面设有两个用于嵌入内侧钢板的固定凹槽和一个用于固定击实定位板和纤维定向筛的定位凹槽；内侧钢板内表面也设有定位凹槽，其尺寸及作用与外侧钢板定位凹槽相同；外侧钢板上部的贯穿螺孔与螺纹钢拉杆配合以固定内外侧钢板；击实定位板用于辅助击实锤系统定位；纤维定向筛用于使纤维沿平行于螺纹钢拉杆的方向分布。该装置具有组装方便、制样精度高、击实控制精确等优点。

技术领域

本发明属于岩土工程地基处理技术领域，特别是涉及一种制备内含定向分布纤维的物化法改良土试样的装置及方法。

背景技术

随着经济社会的发展，高层建筑、高速铁路、桥梁、隧道等工程建设逐渐向不良地质条件地区扩展、延伸。为使得不良地质条件地区的岩土材料的物理力学性质满足工程建设的需要，往往需要进行地基处理。常用的地基处理技术包括物理法、化学法、生物法以及以上不同方法的结合。其中，将物理法和化学法相结合的物化法因改良效果显著、操作方便等优点而得到了工程师和研究人员的高度关注。

在已有的物化法改良土技术中，将离散短纤维与其他的材料联合使用是一种常用的有效手段。中国发明专利(申请公布号CN1932167)公开了一种短丝纤维加筋石灰土地基处理方法，该方法将短丝纤维和石灰相结合，具有成本不高且施工简单的特点。中国发明专利(申请公布号CN104358198A)公开了一种纤维加筋固化土改良重载铁路路基的方法，该方法将单丝束状纤维和土壤固化剂(由硅铝酸盐、铁铝酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、硫铝酸盐、氯化物和氧化物组成)相结合，具有良好的强度和变形等工程特性。中国发明专利(申请公布号CN104846807A)公开了一种聚丙烯纤维加筋盐渍土及其固化方法，该方法将聚丙烯纤维和石灰、粉煤灰相结合，具有可广泛应用于盐渍土固化等优点。中国发明专利(申请公布号CN106436679A)公开了一种含有玄武岩纤维和纳米二氧化硅的加筋土及其制备方法，该方法将玄武岩纤维和纳米二氧化硅相结合，可有效改善软黏土的力学性能。上述方法的共同特点为，纤维在土体中的分布是随机离散的。

然而，已有研究表明，由于受到现场施工或室内试样制备方法的影响，纤维加筋土中纤维的分布是非均匀的，倾向于水平或近似水平分布。纤维的非均匀分布导致纤维加筋土的强度和变形具有各向异性特性，使得传统的纤维加筋土本构模型和稳定性分析理论不再适用。针对该问题，相关研究主要采用理论分析或数值模拟的手段探讨了纤维取向对纤维加筋土强度和变形特性的影响及其力学机理。此外，室内试验是揭示规律、验证理论及数值模型的重要手段，然而由于试样制备的困难，采用试验手段探究纤维取向的影响效应及其作用机理的研究十分少见。当纤维与其他材料联合使用改良土体时，改良土的强度和变形特性必定受到纤维取向分布的影响，从而进一步影响本构模型、数值模拟及理论分析的适用性或精度。然而，与该问题相关的研究还未见报道。因此，有必要开展纤维取向对纤维和其他材料联合改良土的力学特性的影响效应及其内在机理的研究，这对于促进地基处理技术的发展与应用具有重要意义。该研究的基础工作之一，便是内含定向分布纤维的物化法改良土试样的制备装置及方法。

发明内容

本发明提供了一种内含定向分布纤维的物化法改良土试样的制备装置及方法，该装置及方法操作简单、成本低廉、精度高，可用于研究纤维取向对纤维和其他材料联合改良土的力学特性的影响效应及其内在机理。

本发明采用以下技术方案：

一种内含定向分布纤维的物化法改良土试样的制备装置，包括可拆卸模具、击实定位板、击实锤系统、纤维定向筛；