土工格栅加筋粉煤灰改良黄土的物理力学特性的意义

随着“一带一路”倡议的深入推进和我国城镇化建设的飞速发展，黄土高原地区已成为我国社会经济发展战略转移的重点区域，原有土地难以满足城镇规模发展的需要，导致城市建设向河谷边缘和高阶地拓展，削山造地已成为新增用地的主要方式。对于填方区与填挖结合区而言，其变形和失稳的特殊之处在于：(１)不均匀变形问题。由于黄土的固结涉及时间效应，填方体会发生工后沉降，且由于作为承载体的填方边坡和路基的坡面实际上是处于无侧限状态，因此临坡一侧的变形较大，填方体易发生面向临空面一侧的鼓胀变形，导致填方体之上的基建工程产生沉降变形及结构开裂等破坏。(２)由于填挖交界面两侧土体的密度与固结度不同，导致填挖交界面处的变形不协调、不连续的问题。因此，对填方区黄土进行改良处理时需要重点处理填方体的不均匀变形问题。

近年来，从节能环保角度出发，将建筑与工业废弃料作为填料，与土工合成材料进行复合加筋的方式成为工程界与学术界关注的热点。国内，王丽艳等、李丽华等、黄详等、郝建斌等将废弃钢渣、建筑垃圾、稻壳灰、粉煤灰等作为改性填料，探讨了改性填料的改良机制与改良后加筋土的力学性能;宋飞等、褚峰等在土工格室、纤维纱加筋土动力变形与动强度方面做了代表性的研究。国外，Prabhakara等、Santos等及Silva等探讨了废弃钢渣、建筑垃圾、粉煤灰和橡胶颗粒等材料与土工格栅联合加固的机理，证实了废旧填料与土工合成材料复合加筋技术的有效性和可靠性;Fabian等、Abedi等、Gao等及Zhang等采用室内试验的方法，对土工合成材料加筋土的变形加固机制进行了探讨。位于我国西北的黄土高原地区，每年由于发电和取暖会产生大量燃煤副产品，粉煤灰便是其中的一种主要组成成分。现有的研究表明，粉煤灰是一种具有高吸附性和强吸水性的环境友好型填料，将粉煤灰用作坝基、路基与地基的填充材料可有效降低土体的自重，减少沉降，提高土体抗剪强度。在粉煤灰改良黄土的抗湿陷与震陷方面，王俊等、李长雨等、杨晓松等做了大量工作。研究结果表明，粉煤灰作为改性材料，可使黄土的渗透系数增大，在处理黄土湿陷和变形方面具有良好的效果。对于填方工程而言，临坡侧的大变形引起地基和路基的不均匀沉降是限制工程用地的最大问题，土工格栅加筋技术可提高地基的整体性和抗拉强度，有效限制侧向位移，尤其是在处理填挖结合面处的变形协调方面，目前土工格栅加筋技术被证实是最有效的方法之一。因此，土工格栅加筋粉煤灰改良黄土方法是一种处理填方区黄土竖向变形与侧向变形的有效方法。但是，土工合成材料加筋方法要求填料应优选级配、透水性较好的砂类土、碎(砾)石类土，以保证筋带与填料之间能发挥较大的摩擦力，而黄土地区以黄土为主，只能就地取材，采用黄土作为加筋土填料。目前，土工格栅加筋黄土的相关力学特性、变形特性与关键技术等研究成果仍然较为匮乏，将粉煤灰与土工格栅粉同时用于处理黄土变形的相关研究成果相对较少。因此，研究粉煤灰Ｇ土工格栅加筋改良黄土的物理力学特性具有重要意义。