土工膜與土工布接觸側(cè)較實驗前更為光滑
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土工膜與土工布接觸側(cè)較實驗前更為光滑。干燥狀態(tài)下剪應(yīng)力減少了 20% ―40% ，潮濕狀 態(tài)下剪應(yīng)力減少了 40% ―50% 。位移繼續(xù)增大，剪 拉-壓荷重傳感器 應(yīng)力減少較少，取剪切位移 Dld =50mm 時的強度為 土工布 大位移強度τld 。試驗結(jié)束后，土工布沒有發(fā)生破壞， 標(biāo)準(zhǔn)砂 HDPE 土工膜 數(shù)顯位移計 與潮濕狀態(tài)下對比，除 50kPa 干燥狀態(tài)與潮濕 剛性塊 狀態(tài)下峰值強度基本接近外，正應(yīng)力在 100kPa、 300mm 150mm 150kPa 下干燥狀態(tài)時峰值強度均低于潮濕狀態(tài)，干 燥狀態(tài)下峰值強度為潮濕狀態(tài)下 65%、61% ?？赡?圖 1 大尺寸直剪盒示意圖 的原因是，除了土工膜與土工布之間的摩擦作用， Fig.1 Schematic diagram of large displacement shear box 由于水分的存在，土工膜與土工布之間還存在吸力 本次試驗試樣制備、試驗步驟及注意事項均嚴(yán) 作用，引起界面強度的增加。對于大位移強度，兩 格按照 ASTM5321-08[11]進(jìn)行。
分別進(jìn)行光面土工 種狀態(tài)下具有同樣規(guī)律，即干燥狀態(tài)大位移強度為 膜、糙面土工膜與無紡?fù)凉げ?，在干、濕兩種狀態(tài)， 潮濕狀態(tài)下的 74%、64% 。 工 程 力 學(xué) 189 60 100 90 50 80 ) ) a a 70 a 40 a P P P P 150kPa k k 60 k k ( / / ( 力 30 力 50 力 力 應(yīng) 應(yīng) 100kPa 應(yīng) 150kPa 應(yīng) 40 剪 20 剪 剪 100kPa 剪 30 50kPa 10 50kPa 20 10 0 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 10 20 30 40 50 60 70 80 位移 (mm) 位移/mm 位移/mm 位移 (mm) 2 干燥狀態(tài)下 HDPE 光面土工膜-500g/m 無紡?fù)凉げ?2 潮濕狀態(tài)下 HDPE 糙面土工膜-500g/m 無紡?fù)凉げ?界面剪應(yīng)力與剪切位移曲線 界面剪應(yīng)力與剪切位移曲線 Fig.2 Shear stress vs. displacement in dry condition at smooth Fig.5 Shear stress vs. displacement in wet condition at 2 HDPE geomembrane-geotextile (500g/m ) interface 2 textured HDPE geomembrane-geotextile (500g/m ) interface 60 隨著位移增加迅速增加并達(dá)到大值，定義為初始 50 ) 強度τini ，此時剪切位移，定義為初始位移Dini 介于 a 40 a P P k k 1.2mm―1.4mm。進(jìn)入強化階段后，需要較大的位 ( / 力 30 150kPa 力 應(yīng) 移才能達(dá)到峰值強度τ ，τ 出現(xiàn)的剪切位移 D 在 應(yīng) p p p 剪 20 剪 100kPa 30mm 左右，而光面土工膜，其峰值剪切位移小于 10 50kPa 4.34mm 。
與τp 比較，軟化階段Dld =50mm 時，其大 0 位移強度τld 減少了 20%左右。初始強度τini 為τp 的 0 10 20 30 40 50 60 70 80 位移/mm 50%左右。糙面土工膜實驗曲線出現(xiàn)應(yīng)變強化階段， 位移 (mm) 2 即出現(xiàn)扁平狀峰值強度，應(yīng)歸功于糙面土工膜對土 潮濕狀態(tài)下 HDPE 光面土工膜-500g/m 無紡?fù)凉げ?界面剪應(yīng)力與剪切位移曲線 工布的拉扯作用，試驗結(jié)束后，觀察到界面間土工 Fig.3 Shear stress vs. displacement in wet condition at 布表面纖維被糙面土工膜拉扯，土工膜未破壞。 smooth HDPE geomembrane-geotextile (500g/m2) interface 潮濕狀態(tài)下，剪切位移曲線無彈性階段，但具 3.2 HDPE 糙面土工膜與500g/m2 無紡?fù)凉げ?有很強的應(yīng)變軟化特性。正應(yīng)力越高，應(yīng)變軟化越 圖 4 、圖 5 為干、濕狀態(tài)下糙面土工膜與 明顯，大位移強度τld 減少了 40%左右。與光面土工 500 克/m2 無紡?fù)凉げ嫉慕缑婕羟性囼炃€。 膜對比，需要較大的剪切位移才能出現(xiàn)峰值強度τ ， p 與光面土工膜剪切性能曲線形態(tài)不同，干燥狀 峰值位移 Dp 在 5mm―10mm 之間。比較糙面土工 態(tài)下 HDPE 糙面土工膜與 500g/m2 無紡?fù)凉げ技羟?膜與無紡?fù)凉げ荚诟稍锖统睗駹顟B(tài)下τ ，干燥狀態(tài) p 性能曲線可劃分為 3 個階段：彈性階段、應(yīng)變強化 下，50kPa、100kPa、150kPa 時其τ 分別為潮濕狀 p 階段和應(yīng)變軟化階段，見圖 4 。彈性階段，剪應(yīng)力 態(tài)下的 91%、89%、76% 。
與光面土工膜對比，干 100 燥狀態(tài)下τ 降低的比例不多，說明此時吸力作用不 p 90 80 如光面土工膜強。糙面土工膜在潮濕狀態(tài)下，界面 ) a 70 a 150kPa 間土工膜對土工布的拉扯和吸力共同作用，但低應(yīng) P P k 60 k / ( 力 50 100kPa 力狀態(tài)下，吸力作用更為不明顯。 力 應(yīng) 應(yīng) 40 剪 剪 30 50kPa 4 討論 20 10 0 根據(jù)莫爾-庫侖強度理論，界面剪切強度可以由 0 10 20 30 40 50 60 70 80 下式表示： 位移/mm 位移 (mm) τ = c + σ tanφ 2 圖4 干燥狀態(tài)下 HDPE 糙面土工膜-500g/m 無紡?fù)凉げ?c 通常被稱作粘聚力，σ tanφ 為摩阻力。對于土 界面剪應(yīng)力與剪切位移曲線 工織物與土工織物之間界面抗剪強度包線更趨近 Fig.4 Shear stress vs. displacement in dry condition at textured HDPE geomembrane-geotextile (500g/m2) interface 于曲線關(guān)系，特別是低應(yīng)力狀態(tài)下。因此，在試驗 190 工 程 力 學(xué) 正壓力范圍內(nèi)，c 看作為僅僅與剪應(yīng)力軸相交，定 表2 干、濕狀態(tài)HDPE 光面和糙面土工膜-土工布界面 實驗剪切強度參數(shù) 義抗剪強度包線的位置，超出此正應(yīng)力范圍的任何 Table 2 Smooth and textured HDPE geomembrane-geotextile 外推均不具有意義[6] 。本文采用線性擬合分析光面 measured interface shear strength parameters in dry and 和糙面土工膜與土工布之間的剪切強度關(guān)系。
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