Экспериментальное исследование по повышению прочности экспансивного земляного полотна полипропиленовыми волокнами и армированием георешеткой.

Mar 06, 2024

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 6685 (2022) Цитировать эту статью

2477 Доступов

5 цитат

Подробности о метриках

Быстрое развитие инфраструктуры часто сталкивается с рыхлыми земляными полотнами, и их становится трудно переносить на строительные работы. Для контроля разбухания и усадки расширившегося земляного полотна разработаны многочисленные методы противодействия. Механическая стабилизация обширного земляного полотна путем армирования полипропиленовым волокном и георешеткой является устойчивой. Георешетки и полипропиленовые волокна широко использовались для укрепления обширного земляного полотна и отдельных фундаментов. Армирование полипропиленовым волокном повысило прочность на растяжение армированного экспансивного земляного полотна, при этом армирование геосеткой представляет собой метод быстрой механической стабилизации, который снижает вероятность разрушения дорожного покрытия. В этом исследовании оценивалось совместное воздействие армирования полипропиленовым волокном и георешеткой на стабилизацию земляного полотна. Различные испытания на механическую прочность, такие как прочность на неограниченное сжатие (UCS) и испытание на большой ящик с прямым сдвигом, были проведены для оценки механического взаимодействия между расширяющимся земляным полотном, полипропиленовым волокном, трехосной геосеткой и двухосной георешеткой на границе раздела. Полипропиленовое волокно длиной 12 мм использовалось в пропорциях 0,25%, 0,5% и 1,0% и один слой георешетки на средней глубине. Результат показывает, что прочность на сдвиг армированного земляного полотна слоем двухосной/трехосной георешетки и полипропиленового волокна увеличивается на 177%. Также замечено, что прочность на сжатие экспансивного земляного полотна при неограниченном сжатии увеличилась на 3,8–139,6% при включении полипропиленового волокна с георешеткой в ​​различных сочетаниях. Комбинированный метод армирования демонстрирует эффективную методологию обработки, позволяющую улучшить свойства обширного земляного полотна.

Экспансивные земляные полотна характеризуются характером изменения своего объема при изменении водности. Это изменение объема известно как поведение набухания-усадки расширяющегося земляного полотна, и, следовательно, расширяющееся земляное полотно также известно как набухание-усадка земляного полотна1,2,3,4. Повреждения дорожного покрытия являются одним из последствий расширения грунта в слое земляного полотна5,6,7. В сухом состоянии расширяющееся земляное полотно вызывает усадочное растрескивание, которое распространяется по системе дорожного покрытия и приводит к продольному, поперечному и усталостному растрескиванию и образованию колейностей на поверхности дорожного покрытия8. Конструкции также подвергаются сравнительно серьезному повреждению при возведении на высокопластичном глиняном земляном основании, поскольку такое земляное полотно подвергается циклам намокания и высыхания. Таким образом, такие характеристики обширного мелкозернистого земляного полотна являются одной из наиболее важных причин, приводящих к образованию трещин, разрушению и большей части повреждений9.

Обширные земляные полотна расположены в основном в центральной и западной частях и покрывают более 15–20% географической территории Индии10,11. Расширенное земляное полотно также известно как слабое земляное полотно, поскольку давление набухания вверх увеличивает содержание влаги в расширенном земляном основании, что приводит к разрушению. Технические свойства расширенного земляного полотна улучшаются с помощью нескольких методов армирования. Разработаны многочисленные методы противодействия для контроля разбухания-усадки расширительного земляного полотна12,13,14,15,16,17,18,19. Армирование геосеткой – еще один широко используемый метод улучшения инженерных свойств слабого земляного полотна20,21,22,23. Георешетка улучшает инженерные свойства фундамента за счет механической стабилизации24,25,26,27. Было проведено несколько исследований, чтобы понять поведение расширяющегося земляного полотна, армированного геосинтетическим материалом21,28,29,30,31,32. Использование георешетки увеличивает срок службы конструкции дорожного покрытия за счет уменьшения отражающих трещин и усиления материалов земляного полотна33,34,35,36,37,38. Исследование, проведенное Джахандари и др.39, представило долгосрочные характеристики расширенного земляного полотна, армированного геосеткой, и показало устойчивое использование георешетки для армирования расширенного земляного полотна, обработанного известью. Аналогичным образом, Ченари и др.40 изучали совместное воздействие георешетки и вспененного полистирола (EPS) на улучшение циклического поведения границ армированного расширяющегося земляного полотна. Долгосрочный анализ эффективности расширенного земляного полотна, армированного геосинтетическим материалом, был изучен Руди и Цорнбергом24 и показывает, что этот метод является экономически эффективным и устойчивым.