低温状态下纤维加筋膨胀土数值模拟试验

张雁; 薛晓雨; 杨晓蕴

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低温状态下纤维加筋膨胀土数值模拟试验

首发时间：2022-12-28

张雁 ¹
张雁（1971—），女，教授，主要研究方向为路基路面材料性能，zhangyanli@imau.edu.cn
薛晓雨 ¹ 杨晓蕴 ¹

1、内蒙古农业大学能源与交通工程学院，呼和浩特 010020

摘要：为研究低温状态下聚丙烯纤维（polypropylene fibers，PP）对膨胀土(expansive soil，ES)的力学改良效果，通过冻融循环试验和无侧限抗压强度试验，得到不同土样的应力应变参数，基于室内试验数据，采用ABAQUS软件，建立冻融循环后聚丙烯纤维加筋膨胀土（PP-ES）无侧限抗压强度试验的有限元模型，并对其数值模拟结果进行分析。结果表明：数值模拟结果与试验结果保持一致，利用ABAQUS软件建立的冻融循环纤维加筋土模型合理可行；随着冻融次数的增加，PP可在一定程度上抑制ES受冻融劣化的影响，有效增强ES冻融后的强度；当PP掺量为0.3%，在冻融循环1次后，对ES的强度提升幅度最大，达到57.80%。由基体和纤维应力分析得出，0.3%PP-ES抗冻融损伤性最优，对试件的增强效果最好，当PP掺量大于0.3%时，对试样的影响以增韧为主。研究结果可为寒冷地区膨胀土路基的纤维改良提供参考。

关键词：岩土工程膨胀土冻融循环抗压强度

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Numerical simulation of fiber-reinforced expansive soil at low temperature

ZHANG Yan ¹
张雁（1971—），女，教授，主要研究方向为路基路面材料性能，zhangyanli@imau.edu.cn
XUE Xiaoyu ¹ YANG Xiaoyun ^{1
2}

1、College of Energy and Transportation Engineering, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 100020, China
2、Department of Civil Engineering, University of Victoria, Victoria V8P5C2, Canada

Abstract：In order to study the mechanical improvement effect of PP fibers on expansive soil (ES) at low temperature, the stress-strain parameters of different soil samples were obtained by freeze-thaw cycling test and unconfined compressive strength test, and based on the indoor test data, the ABAQUS software was used to establish a finite element model of PP-ES after freeze-thaw cycling. Based on the indoor test data, a finite element model for the unconfined compressive strength test of PP-ES was established using ABAQUS software and the numerical simulation results were analysed. The results show that the numerical simulation results are consistent with the experimental results, and the freeze-thaw cycle fibre reinforced soil model established by using ABAQUS software is reasonable and feasible; with the increase of the number of freeze-thaw cycles, PP can suppress the influence of ES by freeze-thaw deterioration to a certain extent, and effectively enhance the strength of ES after freeze-thaw. 57.80%. From the matrix and fibre stress analysis, it was concluded that 0.3% PP-ES had the best resistance to freeze-thaw damage and the best strengthening effect on the specimens, and when the PP doping amount was greater than 0.3%, the effect on the specimens was mainly toughening. The results of the study can provide a reference for the fibre improvement of expanded soil roadbeds in cold areas.

Keywords： geotechnical engineering expansive soil freeze-thaw cycle compressive strength

基金：

1. 国家自然科学基金资助项目（52169023，51669025）

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张雁，薛晓雨，杨晓蕴. 低温状态下纤维加筋膨胀土数值模拟试验[EB/OL]. 北京：中国科技论文在线 [2022-12-28]. http://www.domainhosting4less.com/releasepaper/content/202212-104.

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论文编号	202212-104
论文题目	低温状态下纤维加筋膨胀土数值模拟试验
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