盐沼芦苇加筋淤泥质土的重型击实效果评价研究

宋兴海 孙晓勇 任永旺 郭玉起 张云 李桐栋

摘 要：为处理盐沼地区淤泥质土，特将该地区芦苇作为加筋材料以提高其抗压性能。通過选取不同的质量百分率、长度和截面形状的芦苇来制备加筋土，经过试验发现比较得出结论：加入芦苇虽然降低了加筋土的干密度，但是确实能够提高其无侧限抗压强度，而且通过对比不同参数得出了最优的加筋参数为：加筋率0.18%、长度12mm、四分之一截面。

关键词：盐沼芦苇;加筋淤泥质土;重型击实试验

黄骅滨海盐生植物资源丰富，对其开发与可持续利用是我省科技计划的优先发展主题之一。在众多的盐生植物中，盐沼芦苇占据很大部分，其地域分布广泛，生长茂盛。同时，黄骅地基土多为淤泥质土，这是一种不良地基土，需要处理。本文将盐沼芦苇作为淤泥质土的加筋材料，研究盐沼芦苇对淤泥质土加筋后的重型击实效果，并且改变加筋材料的设计参数进行对比研究，得出最优的设计参数。将大量闲置的自然资源——芦苇加以利用，将其作为一种新型土工加筋材料，并研究其力学特性，必将具有良好的经济效益和社会效益。

1 研究背景

渤海新区位于河北省东南部，东临渤海，北依京津，南接齐鲁，是首都经济圈的重要节点，现辖“一市三园”，即黄骅市、中捷产业园区和临港经济技术开发区，海岸线130公里，是河北经济新的增长极，重要性不言而喻。

渤海新区的发展意味着会有大量的土建、交通工程项目，这些项目的质量离不开坚实的地基土。通过现有的地质勘查资料表明新区地表以下20米深度内广泛分布着淤泥质土，此类土含水量高，压缩性高，强度低，是不良地基土。如此厚的不良地基土，换填是不理想的，只能加固处理。因此，寻求一种廉价又就地取材的加固材料是最理想的。

渤海新区蕴藏着丰富的盐沼芦苇资源，但目前对其资源开发与可持续利用还远远不够。如果将芦苇作为加筋材料来加固淤泥质土，既达到了利用闲置资源的目的，又为土工合成材料增添了新成员，在加筋土技术层面和经济效益方面有很大的贡献作用。

2 加筋土研究现状与分析

天津城建大学的科研团队对麦秸秆加筋天津滨海新区地表盐渍土做过类似的研究，证明麦秸秆对滨海盐渍土有着良好的加筋效果，并得出了最优的设计参数。盐沼芦苇与麦秸秆相比而言，其表面更粗糙，与土的摩擦作用更强，用它作加筋材料，其加筋效果应该会更好。从国内外学者的研究现状来看，新型加筋土材料不断涌现，加筋后对土体的力学性质的影响是主要的研究方向。目前用盐沼芦苇来加筋滨海淤泥质土的相关研究还未有学者进行过，所以本文就以此为研究目标，具有一定的创新性和可行性。

3 研究方案

赴黄骅港选取淤泥质土土样和盐沼芦苇，对比加筋前后重型击实试验数据，分析加筋后最大干密度与最优含水率的变化，另外对加筋前后的击实土样做抗压强度实验，对比数据分析筋材能否提高抗压强度。接下来的研究工作是改变筋材的参数（长度、配筋率、截面形状等），做重型击实试验和抗压强度试验，分析各种参数对击实效果和抗压强度的影响，最后确定最优的设计参数。

4 试验结果数据分析

4.1 加筋前后击实效果

用重型击实仪对芦苇加筋淤泥质土做击实试验，与不加筋的淤泥质土对比力学参数的改变。经土工试验测定淤泥质土属于粉质黏土，烘干碾碎之后过2mm筛，用来拌合做击实试验。首先对土进行重型击实试验，测定出最优含水率为19.1%，最大干密度为1.72g/cm3。然后，加入二分之一截面、10mm长度的、质量百分率分别为0.16%、0.18%、0.2%、0.22%芦苇拌合均匀后进行击实试验，经过测定后发现随着质量百分率的提高，最大干密度随之降低，最优含水率随之提高。其原因是芦苇的密度小于淤泥质土的密度，所以加入的芦苇越多，加筋土的密度越小。另外，芦苇中有孔隙，会吸附一定的土中水，所以最优含水率提高了。干密度等于密度除以（1+含水率），所以随加入芦苇量的增加而降低了。

4.2 不同的加筋参数对无侧限抗压强度的影响

取含水率为20%的土样，将芦苇加筋率设定为0.16%、0.18%、0.2%、0.22%，长度制备为8mm、10mm、12mm、14mm，截面制备为全截面、二分之一截面、四分之一截面，通过改变加筋材料的参数，进行试验分析各种参数对无侧限抗压强度的的影响。经试验研究发现，加入二分之一截面、10mm长度的芦苇，加筋率为0.18%时无侧限抗压强度的提高最大。然后，将加筋率设定为0.18%、二分之一截面，测定出12mm长度时无侧限抗压强度的提高最大。最后，将加筋率设定为0.18%、12mm长度时，测定出四分之一截面时无侧限抗压强度的提高最大。

5 结语

经过试验研究发现，加入芦苇虽然降低了加筋土的干密度，但是确实能够提高其无侧限抗压强度，而且通过对比不同参数得出了最优的加筋参数为：加筋率0.18%、长度12mm、四分之一截面。

参考文献：

[1]姚代禄.加筋土挡墙中加筋与土之间的摩擦性质初探[J].岩土工程学报，1989，11（1）：49-54.

[2]黄仙枝.土工带加筋碎石土的抗剪强度特性研究[J].岩土力学，2005，26（9）：1464-1468.

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[4]ROBERTO M.Sisal fibre reinforced soil with cement or cactus pulp in bahareque technique[J].Cement and Concete Composites，2005，27（5）：611-616.

科研项目：盐沼芦苇加筋淤泥质土的重型击实效果评价研究（河北省教育厅自然科学重点课题ZD2017242）

作者简介：宋兴海（1982-），河北南皮人，硕士，讲师，主要从事土木工程专业课教学与研究。