试验条件下加筋红土的应力－应变－孔压特性

图2－15给出了固结、不排水（CU）条件下加筋红土的应力－应变及孔压－应变关系。在固结、不排水（CU）试验中，采用一个试样多级加荷，测定孔隙水压力（U），并分别进行不加筋（0＃－0）、加一层筋（1＃－1、2＃－1）的两种不同玻璃纤维和一种土工布（3＃－1）的三轴剪切试验。

图2－15　CU试验条件下加筋红土的应力－应变及孔压－应变关系

图2－15表明：

（1）不论何种筋材，由于在剪切过程中不排水，红土加一层筋材后，筋材两边试样中的水向筋材附近集聚，导致筋材处的水分增多，润滑作用增强，承受外荷载的能力减弱，因而在各级围压下加筋样的破坏主应力差比不加筋时减小，试样产生的轴向变形相应减小。图（a）中，当围压由100kPa增大到200kPa，300kPa，400kPa时，不加筋的素红土（0＃－0）在各级围压下的破坏主应力差大于加入玻璃纤维和土工布的加筋红土（1＃－1、2＃－1、3＃－1）对应的主应力差。

（2）筋材的加入导致红土分层处水分增多，由于在剪切过程中不排水，则水承担的外荷载就大，因而加筋红土的孔隙水压力增大，根据有效应力原理，土骨架承担的外荷载就小，这时加筋红土的抗剪强度降低。图（b）中，当围压由100kPa增大到200kPa，300kPa，400kPa时，不加筋的素红土（0＃－0）在各级围压下的破坏孔隙水压力小于加入玻璃纤维和土工布的加筋红土（1＃－1、2＃－1、3＃－1）对应的孔隙水压力。

（3）本试验说明红土在不排水条件下剪切，当加筋层数很少时，筋材的存在降低了加筋红土的破坏主应力差，增大了加筋红土的破坏孔隙水压力；相应地降低了加筋红土的抗剪强度，其加筋效果反而比不加筋时还差。这种情况下筋材没有起到加筋作用。

（4）就加筋材料而言，筋材越粗糙，承受外荷载的能力越大，抗剪强度越大，相应的轴向应变也大；筋材越光滑，承受外荷载的能力越小，抗剪强度越小，相应的轴向应变也小。如3＃筋材是土工布，质地密实，与土颗粒之间的摩擦力最大，因而破坏主应力差最大，轴向应变也最大；而1＃、2＃都是玻璃纤维，呈网格状，但1＃粗糙，2＃光滑，因而2＃的破坏主应力差比1＃的小，轴向应变也小。

图2－16给出了CU试验条件下1＃、2＃玻璃纤维加筋间距对红土应力－应变关系的影响。

图2－16　CU试验条件下加筋间距及加筋材料对红土应力－应变曲线的影响

图2－16表明：

（1）不论是1＃筋材还是2＃筋材，当红土的加筋间距由一层增加到三层时，各层之间的加筋间距减小，各部分试样中的水向各筋材处靠拢，由于层数多，围压阶段试样中的排水比加一层筋时更充分、更彻底，导致加筋样的紧密程度提高。图中，1＃－3、2＃－3试样的密实性好于1＃－1、2＃－1的密实性。

（2）虽然在剪切阶段不排水，但分三层加筋时，各分层处集聚的水比一层时少，润滑作用降低，承受外荷载的能力增强，因而在各级围压下加筋红土的破坏主应力差比不加筋时增大，试样产生的轴向变形也相应增大。图中，当围压由100kPa分别增大到200kPa，300kPa，400kPa时，三层加筋红土（1＃－3、2＃－3）各级围压下的破坏主应力差大于一层加筋红土（1＃－1、2＃－1）对应的主应力差；但与不加筋的素红土（0＃－0）比较，加一层（1＃－1、2＃－1）时各级围压下的破坏主应力差小于素红土（0＃－0）对应的主应力差。

（3）本试验说明在不排水条件下，若希望通过加筋来改善红土的工程性能，则应增加加筋层数，减小加筋间距。