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( 双绞合六边形钢丝网) 是由马克菲尔 公司生産的一種新型的土工合成材料，近年來在國 图 1 格賓網内有较多的应用。试验用格賓網的型号为 ZNP8* Figure 1 gabion mesh10 /2． 7，由低碳钢丝经机器编织而成，钢丝直径为 2． 7 mm，表面采用了镀锌覆塑的防腐工艺，有高强 度、无蠕变、耐久性好等特点，5% 延伸率时的强度为 21． 2 kN /m，极限强度为 21． 2 kN /m。图 1 为根据 剪切盒尺寸裁剪後的試樣。
 

2． 2 、煤矸石：

   试验用填料为取自益娄高速公路施工现场的煤 矸石。將煤矸石從現場取回後，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 图 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 /%	塑性指数 Ip	自由膨胀率 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：
    试验以长沙亚星数控技术有限公司生产的TGH － 2C 微机土工合成材料直剪拉拔摩擦试验系统进行。该系统采用电子传感器技术、步进电机减速传动技术、机械杠杆砝码( 恒压) 加载技术、计算机信息处理技术开发的全自动试验设备，可用于土工合成材料直剪摩擦和拉拔摩擦试验。
    直剪试验的剪切盒为面积递减型，上下剪切盒的尺寸均为 300 mm × 300 mm，制样时先按设计压实度用煤矸石将下剪切盒填至剪切面形成土基底，再在土基座上铺设并固定试验土工布，然后将上剪切盒按设计压实度用煤矸石填满。试验按《试验规
 

［7］	进行，控制剪切速度为 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试验：
    先 后 进 行 4 种 法 向 应 力 ( 50、100、150、200 kPa) 作用下、3 种压实度( 85% 、90% 、93% ) 煤矸石与格賓網的直剪试验。图 3 和图 4 分别为试样


图 1 格賓網

图 2 試驗用煤矸石的顆粒級配

图3试样制作  图4试验形成的剪切面
制作的情形和試驗形成的剪切面。
    试验获得了 3 种压实度( 85% 、90% 、93% ) 的煤矸石与格賓網的直剪剪应力 － 位移曲线。图 5 ～图 7 为各工况的直剪剪应力 － 位移曲线和相应的剪应力 － 法向应力之间的关系曲线。对比分析可知:
    不同法向应力作用下格賓網与不同压实度煤矸石间的直剪位移与剪应力曲线变化趋势大致相同: 当剪切位移达到一定值时，曲线变得很平缓，且大部分都出现了剪应力峰值。随着法向应力的增大，抗剪强度达到峰值所需要的位移增大; 但随着压实度的增大，相同法向应力下，抗剪强度达到峰值所需要的位移减小。
图 5  格賓網与煤矸石的直剪试验的剪应力 —位移曲线


图 6 剪应力峰值 —法向应力的关系



图 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
压实度 /%	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

图 8 界面摩擦角與壓實度的關系




图 10 素煤矸石的直剪剪应力 —位移曲线
与相同压实度的加筋煤矸石直剪结果对比可知，在煤矸石中设置双绞合钢丝后，剪切面的抗剪强度得到了提高，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远大于界面粘聚力的增幅。说明，格賓網主要是通过加筋位剪切面上下方填料间的咬合嵌固作用来发挥作用的。