格賓網加筋煤矸石的直剪試驗研究

2、試驗材料：

2． 1、格賓網：

    格賓網( 雙絞合六邊形鋼絲網) 是由馬克菲爾 公司生產的一種新型的土工合成材料，近年來在國 圖 1 格賓網內有較多的應用。試驗用格賓網的型號為 ZNP8* Figure 1 gabion mesh10 /2． 7，由低碳鋼絲經機器編織而成，鋼絲直徑為 2． 7 mm，表面采用了鍍鋅覆塑的防腐工藝，有高強 度、無蠕變、耐久性好等特點，5% 延伸率時的強度為 21． 2 kN /m，極限強度為 21． 2 kN /m。圖 1 為根據 剪切盒尺寸裁剪后的試樣。
 

2． 2 、煤矸石：

   試驗用填料為取自益婁高速公路施工現場的煤 矸石。將煤矸石從現場取回后，進行了常規土工試 驗，獲得了煤矸石的顆粒級配和主要物理參數，見圖 圖 2 試驗用煤矸石的顆粒級配

		表 1	試驗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 /%	塑性指數 Ip	自由膨脹率 δef /%	最佳含水量 ωop /%		最大干密度 ρdmax / ( g·cm － 3 )
32． 8	20． 9	11． 9	20	7． 0		2． 06

3、試驗方法：
    試驗以長沙亞星數控技術有限公司生產的TGH － 2C 微機土工合成材料直剪拉拔摩擦試驗系統進行。該系統采用電子傳感器技術、步進電機減速傳動技術、機械杠桿砝碼( 恒壓) 加載技術、計算機信息處理技術開發的全自動試驗設備，可用于土工合成材料直剪摩擦和拉拔摩擦試驗。
    直剪試驗的剪切盒為面積遞減型，上下剪切盒的尺寸均為 300 mm × 300 mm，制樣時先按設計壓實度用煤矸石將下剪切盒填至剪切面形成土基底，再在土基座上鋪設并固定試驗土工布，然后將上剪切盒按設計壓實度用煤矸石填滿。試驗按《試驗規
 

［7］	進行，控制剪切速度為 1 mm /min。
程》

 
4、試驗結果與分析：
4． 1、格賓網加筋煤矸石的直剪試驗：
    先 后 進 行 4 種 法 向 應 力 ( 50、100、150、200 kPa) 作用下、3 種壓實度( 85% 、90% 、93% ) 煤矸石與格賓網的直剪試驗。圖 3 和圖 4 分別為試樣


圖 1 格賓網

圖 2 試驗用煤矸石的顆粒級配

圖3試樣制作  圖4試驗形成的剪切面
制作的情形和試驗形成的剪切面。
    試驗獲得了 3 種壓實度( 85% 、90% 、93% ) 的煤矸石與格賓網的直剪剪應力 － 位移曲線。圖 5 ～圖 7 為各工況的直剪剪應力 － 位移曲線和相應的剪應力 － 法向應力之間的關系曲線。對比分析可知:
    不同法向應力作用下格賓網與不同壓實度煤矸石間的直剪位移與剪應力曲線變化趨勢大致相同: 當剪切位移達到一定值時，曲線變得很平緩，且大部分都出現了剪應力峰值。隨著法向應力的增大，抗剪強度達到峰值所需要的位移增大; 但隨著壓實度的增大，相同法向應力下，抗剪強度達到峰值所需要的位移減小。
圖 5  格賓網與煤矸石的直剪試驗的剪應力 —位移曲線


圖 6 剪應力峰值 —法向應力的關系



圖 7 界面粘聚力與壓實度的關系

	表 2	直剪試驗結果
Table 2  the results of direct shear tests
壓實度 /%	界面粘聚力 /kPa		界面摩擦角 / ( °)
85		22． 76	41． 68
90		25． 94	42． 11
93		26． 32	43． 88

圖 8 界面摩擦角與壓實度的關系




圖 10 素煤矸石的直剪剪應力 —位移曲線
與相同壓實度的加筋煤矸石直剪結果對比可知，在煤矸石中設置雙絞合鋼絲后，剪切面的抗剪強度得到了提高，其中界面粘聚力增加 3． 35% ，界面摩擦角增加 16． 68% ，界面摩擦角的增大幅度遠大于界面粘聚力的增幅。說明，格賓網主要是通過加筋位剪切面上下方填料間的咬合嵌固作用來發揮作用的。