专利摘要

本发明涉及一种用木屑纤维改良的膨胀土地基及其实现方法，本发明提出的一种用木屑纤维改良的膨胀土地基及其工程土。特征在于将所述工程土中掺入木屑纤维，并混合组成膨胀土地基土。所述木屑纤维掺入量占工程土总质量的2.5～12.5％；所述木屑纤维的材质为自然风干或人工干燥的刨木屑；所述木屑纤维的厚度不大于1mm、长度为2～10mm以及宽度不大于5mm。本发明使改良后的膨胀土强度、韧性、胀缩性及水温性等工程性质均得到显著改善，改良后的膨胀土泛适用于岩土和水利工程领域。

权利要求

1.一种用木屑纤维改良的膨胀土地基，包括工程土，其特征在于，所述工程土中掺入木屑纤维，由两者混合组成膨胀土填料。

2.根据权利要求1所述的一种用木屑纤维改良的膨胀土地基，其特征在于，所述木屑纤维掺入量占工程土总质量的2.5～12.5％。

3.根据权利要求2所述的一种用木屑纤维改良的膨胀土地基，其特征在于，所述木屑纤维掺入量占工程土总质量的7.5～10％。

4.根据权利要求3所述的一种用木屑纤维改良的膨胀土地基，其特征在于，所述木屑纤维的材质为自然风干或人工干燥的刨木屑。

5.根据权利要求4所述的一种用木屑纤维改良的膨胀土地基，其特征在于，所述木屑纤维的厚度不大于1mm、长度为2～10mm以及宽度不大于5mm。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种用木屑纤维改良的膨胀土地基的实现方法，其特征在于，包括如下基本步骤：

步骤一，拌合：按干土质量计，首先分别称取木屑纤维和松填土，然后将称量后的松填土和木屑纤维进行机械拌合，形成工程土填料；

步骤二，堆填：将步骤一拌合后的工程土填料运输到目的场地，进行工程土填料堆填，保证其表面平整，以形成膨胀土地基毛坯；

步骤三，碾压：对步骤二形成的膨胀土地基毛坯进行机械碾压，从而形成膨胀土地基成品。

7.根据权利要求6所述的一种用木屑纤维改良的膨胀土地基的实现方法，其特征在于，步骤一所述松填土和木屑纤维进行机械拌合，是指首先采用搅拌机将松填土进行搅拌，然后采用小型吹风机将木屑纤维均匀地吹入搅拌机内与松填土一起进行拌合，拌合时间为10～15min，若仍存在成团木屑纤维，则可延长搅拌5min。

8.根据权利要求6所述的一种用木屑纤维改良的膨胀土地基的实现方法，其特征在于，所述基本步骤应用于大规模的路基或地基时，其具体操作步骤是，首先在施工现场直接称量后的松填土和木屑纤维，然后依次在预置地基上铺设松填土、喷射木屑纤维、拌合松填土和木屑纤维形成工程土填料、工程土填料表面整平以及机械碾压工程土填料。

9.根据权利要求8所述的一种用木屑纤维改良的膨胀土地基的实现方法，其特征在于，所述拌合松填土和木屑纤维形成工程土填料，是指先采用钉齿耙将松填土和木屑纤维进行2～4遍的翻拌并将土块进行打碎处理，打碎后的填土粒径控制在5cm以下；然后用翻土机顺路方向翻土，随后把木屑纤维喷洒在翻土面上，然后第二次翻的地基土刚好覆盖在喷洒过木屑纤维的一面上，依次类推直到顺路方向的路基土翻土完毕；第二次翻土，在横路方向用翻土机进行翻土并且重复顺路方向的方法喷洒木屑纤维。

10.根据权利要求6所述的一种用木屑纤维改良的膨胀土地基的实现方法，其特征在于，所述基本步骤应用于小规模的路基或地基时，其拌合的具体操作步骤是采用搅拌机将称量后的木屑纤维和松填土进行机械拌合。

说明书

技术领域

本发明属于地基技术领域，特别是涉及一种用木屑纤维改良的膨胀土地基及其实现方法。

背景技术

目前地基处理方法大致分为两类，即稳定方法和加筋方法。常用的稳定方法主要包括水泥改良、石灰改良、二灰改良或高分子试剂改良等方法。加筋方法通常包括土工布、土工膜、土工格栅、连续纤维加筋土方法等。

近年来，随着化学合成工业的迅猛发展，人工合成纤维已成为一种新型加筋材料，被广泛地应用于混凝土工程和岩土工程领域中。目前，纤维加筋方法在混凝土工程中的使用较为成熟，它可以提高混凝土/水凝砂浆的韧性、强度、抗裂、抗拉及抗渗等方面的性能。在岩土工程领域，纤维加筋土方法开始受到人们的关注和重视。纤维加筋土(以下简称纤维土)是通过将一定比例的纤维丝掺入到填土中，使填土的工程性质得到改善。所述纤维土是广义上的加筋土，其作用机理类似于一般的加筋土，即利用纤维与土颗粒之间的摩擦力或咬合力来提高土体抵御外力作用的能力。纤维土与一般的加筋土和稳定土相比具有以下优点：(1)纤维在土中的分布是均匀的，因而纤维土具有近似的各向同性的力学性质，不仅可以限制土的侧向变形，还可以控制竖向变形，这是成层分布于土中的筋条和土工织物所无法实现的；(2)纤维土具有较高的韧性，破坏时呈现出应变硬化的塑性破坏特征，这有利于工程的安全性和稳定性；(3)纤维土具有较高的抗裂性，可适用于解决岩土工程中经常出现的沉降和干缩变形开裂等问题；(4)纤维土具有较好的消能减振的作用，大大地提高了动荷载作用下路基和地基的抗疲劳性能，延长了其适用寿命；(5)一般纤维土中的纤维掺量很低，因而纤维土比较接近于天然状态的土，在其表面喷射草籽和营养剂等混合料，可达到绿化环境的功效。尽管纤维土的优点很多，但它仍存在着一些不足:一是纤维的补强作用不是很突出，加筋后土的强度提高幅度不大，远不及水泥或水泥稳定土的强度；二是纤维土的水温性较差，浸水一段时间会发生崩解。

如何克服现有技术所存在的不足已成为当今地基技术领域中亟待解决的重点难题之一。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足而提供一种用木屑纤维改良的膨胀土地基及其实现方法，本发明使膨胀土的强度、韧性、胀缩性及水温性等工程性质均得到显著改善，使改良后的膨胀土地基广泛适用于岩土和水利工程领域。

根据本发明提出的一种用木屑纤维改良的膨胀土地基，包括工程土，其特征在于，所述工程土中掺入木屑纤维，由两者混合组成膨胀土填料；其中：所述木屑纤维掺入量占工程土总质量的2.5～12.5％；所述木屑纤维掺入量占工程土总质量的7.5～10％；所述木屑纤维的材质为自然风干或人工干燥的刨木屑；所述木屑纤维的厚度不大于1mm、长度为2～10mm以及宽度不大于5mm。

根据本发明上述的一种用木屑纤维改良的膨胀土地基的实现方法，其特征在于，包括如下基本步骤：

步骤一，拌合：按干土质量计，首先分别称取木屑纤维和松填土，然后将称量后的松填土和木屑纤维进行机械拌合，形成工程土填料；

步骤二，堆填：将步骤一拌合后的工程土填料运输到目的场地，进行工程土填料堆填，保证其表面平整，以形成膨胀土地基毛坯；

步骤三，碾压：对步骤二形成的膨胀土地基毛坯进行机械碾压，从而形成膨胀土地基成品。

本发明的实现原理是：本发明巧妙地运用木屑纤维的弯曲机理和交织机理两者的协同作用来实现其设计效果。木屑纤维的弯曲机理，是指木屑纤维在土体中的分布形态是弯转曲折的，弯曲之后可以包裹一部分土体，当土体受到外力作用时，木屑纤维受拉，在弯曲的木屑纤维表面就会产生对土体颗粒的压力N和摩擦力f，从而起到了加固土体的作用；木屑纤维的交织机理，是指木屑纤维在土体中无序分布，木屑纤维之间存在一定数量的交织点，当土体受到外力作用时，木屑纤维交织点会有发生相对位移的趋势，而任何一部分的木屑纤维受力变形势必会牵动与其交织的任一部分的木屑纤维，所以会产生阻止相对位移的力，从而形成网状的受力区。

本发明与现有技术相比其显著优点在于：一是经木屑纤维加筋后的膨胀土具有较高的强度、韧性和抗裂性能，其破坏特征从遇水软化的塑性破坏转变为应变软化的塑性破坏且残余强度较高；二是加筋后的膨胀土仍具有高水稳性和低胀缩性；三是提高了木屑纤维的利用效率，从而降低了二氧化碳的排放和环境污染的程度；四是本发明的实施成本低，施工工艺简单可行，可广泛适用于边坡、挡土墙、路基、地基及堤岸等岩土和水利工程领域。

四、附图说明

图1为本发明木屑纤维掺量膨胀土地基试样的轴向应力-应变曲线(7天龄期)的示意图；其中除素土和纤维土试样外，其它试样均在试验前浸水一天。

图2包括图2a、图2b、图2c、图2d、图2e和图2f，为不同木屑纤维掺量膨胀土地基试样破坏形式的示意图；图2中从左至右的编号分别为图2a～f，且木屑纤维含量分别对应为0％、2.5％、5％、7.5％、10％、12.5％。

图3为本发明实施例1用于路基和地基工程时的施工流程示意图。

图4为本发明实施例2应用于较高的路基或较厚的地基时的施工流程示意图。

五、具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

结合图3，本发明提出的一种用木屑纤维改良的膨胀土地基的实现方法，包括如下具体步骤：

步骤一，拌合：按干土质量计，首先分别称取木屑纤维和松填土，然后将称量后的松填土和木屑纤维进行机械拌合，形成工程土填料；

其中：所述木屑纤维的厚度不大于1mm、长度为2～10mm以及宽度不大于5mm；所述松填土和木屑纤维进行机械拌合，是指首先采用搅拌机将松填土进行搅拌，然后采用小型吹风机将木屑纤维均匀地吹入搅拌机内与松填土一起进行拌合，拌合时间为10～15min，若仍存在成团木屑纤维，则可延长搅拌5min。

步骤二，堆填：将步骤一拌合后的工程土填料运输到目的场地，进行工程土填料堆填，保证其表面平整，以形成膨胀土地基毛坯；

步骤三，碾压：对步骤二形成的膨胀土地基毛坯进行机械碾压，从而形成膨胀土地基成品。

本发明的木屑纤维掺量膨胀土地基试样的轴向应力-应变曲线(7天龄期)详见图1所示；其中除膨胀土试样外，其他试样均在试验前浸水一天。从图1可以看出，在不同的养护龄期条件下，膨胀土在轴向应变达到6％左右时，轴向应力达到最大，即为其无侧限抗压强度。木屑纤维掺量分别为2.5％和5％时，试样的应力发展较快，轴向应变一般未达到5％就已经达到应力的峰值；当木屑纤维掺量分别为7.5％、10％、12.5％时，曲线的应力发展较慢，轴向应变一般超过10％时才能达到应力的峰值，提高了膨胀土的延性，具有更高的抵抗变形的能力；曲线达到峰值后，表明土样已经破坏，随着轴向应变继续增加，应力逐渐降低，总体上，木屑纤维掺量分别为2.5％，5％，7.5％，10％的试样残余强度依然高于膨胀土的残余强度，而当木屑纤维掺量为12.5％时，试样残余低于膨胀土的残余强度。

图2包括图2a、图2b、图2c、图2d、图2e和图2f，为不同木屑纤维掺量膨胀土地基试样破坏形式的示意图；图2中从左至右的编号分别为图2a～f，且木屑纤维含量分别对应为0％、2.5％、5％、7.5％、10％、12.5％。从图2所示各个试样的破坏状态来看，对比膨胀土和木屑纤维改良土可以发现，膨胀土试样变形明显，试样遭到了较严重的破坏，呈现明显的塑性破坏特征，土体裂隙发育较为明显，裂隙贯通整个试样；随着木屑纤维的掺入，上述现象得到了明显的改善，试验无较大裂隙出现，变形小；当木屑纤维掺量为7.5％时，可以看出试样结构依然密实完整，这表明木屑纤维对于膨胀土的变形、裂隙发育等问题有很好的抑制作用。

实施例1。本发明提出的一种用木屑纤维改良的膨胀土地基的实现方法应用于大规模的路基或地基时，其具体操作步骤是：首先在施工现场直接称量后的松填土和木屑纤维，然后依次在预置地基上铺设松填土、喷射木屑纤维、拌合松填土和木屑纤维形成工程土填料、工程土填料表面整平以及机械碾压工程土填料；其中：所述拌合松填土和木屑纤维形成工程土填料，是指先采用钉齿耙将松填土和木屑纤维进行2～4遍的翻拌并将土块进行打碎处理，打碎后的填土粒径控制在5cm以下；然后用翻土机顺路方向翻土，随后把木屑纤维喷洒在翻土面上，然后第二次翻的地基土刚好覆盖在喷洒过木屑纤维的一面上，依次类推直到顺路方向的路基土翻土完毕；第二次翻土，在横路方向用翻土机进行翻土并且重复顺路方向的方法喷洒木屑纤维。

实施例2。结合图4，本发明提出的一种用木屑纤维改良的膨胀土地基的实现方法应用于较高的路基或较厚的地基时，可采用分层处理的方法，每层的施工可按以下7个具体步骤来实施：

第一步：整平路床或基床后铺设松填土，该松填土厚度为25～50cm、压实系数1.5、压实厚度10～20cm。

第二步：按设计要求的配合比，将松填土均匀地摊铺在路基上面，其表面应平整，厚度应均匀。

第三步：用钉齿耙对铺灰填土进行2～4遍的翻拌，该操作可以打碎土块，使土颗粒大小控制在5cm以下，便于松填土与木屑纤维的拌合，翻拌结束后整平膨胀土表面。

第四步：沿着顺路方向采用翻土机翻土，然后采用空气压缩机将木屑纤维喷射到被翻土的表面，直到顺路方向喷洒完毕；注意喷射要均匀，喷射的流量应按照设计要求的木屑纤维掺量进行设定，此时木屑纤维用量为木屑纤维总量的50％。

第五步：沿着横路方向采用翻土机翻土，然后采用空气压缩机将木屑纤维喷射到被翻土的表面，直到横路方向喷洒完毕，此时木屑纤维用量为全部剩余的木屑纤维量；之后再用钉齿耙对木屑纤维喷射后的膨胀土面进行2～4遍的翻松，其目的是为松填土和木屑纤维能够充分接触，搅拌均匀。

第六步：采用路面摊铺整平机对钉齿耙拌合后的木屑纤维改良膨胀土表面按规定进行平整。

第七步：采用压路机对整平后的木屑纤维改良膨胀土表面进行2～4遍的碾压，碾压工序应注意不可采用超压，以避免弹簧现象的产生和土中纤维丝被拉断。

另外，在养护方面，根据试验结果，木屑纤维改良膨胀土养护7～14d为宜。

实施例3。本发明提出的一种用木屑纤维改良的膨胀土地基的实现方法应用于小规模的路基或地基时，其拌合的具体操作步骤是采用搅拌机将称量后的木屑纤维和松填土进行机械拌合，必要时，木屑纤维表面可采用耦联剂进行表面处理。由于天然状态下的土料易结块，所以搅拌前应先将土料进行粉碎，粉碎后的松填土颗粒粒径应控制在5cm以下。拌合时，先用小型吹风机将规定掺量的木屑纤维吹入搅拌机内，即借助于风力将纤维打散，然后再根据含水量的要求，向搅拌机内均匀喷射适量的水，搅拌10～15min后随即取样，观察木屑纤维在土料拌合物中的分散状态，正常情况下木屑纤维分散应比较均匀。如果仍有成团的木屑纤维存在，搅拌可稍微延长5min。值得指出的是搅拌时间不宜过长，以免因为物料之间的过分摩擦而损伤纤维；搅拌后的土料就可运输到目的场地进行堆填。

下面对本发明的重要实施环节做更进一步的详细说明。

本发明实施例中所述的木屑纤维与松填土的拌合方法是，按施工规模可将其分为两类：搅拌机拌合和现场拌合。当用于边坡、挡土墙等小规模的工程施工时可采用搅拌机拌合，如采用滚筒搅拌机将木屑纤维与松填土均匀拌合后的纤维土可直接运输到目的场地堆填、碾压。当用于路基或地基的大规模工程施工时应采用现场拌合，即直接在施工现场进行纤维与土的拌合和碾压，工序依次为地基上粉碎黏土颗粒，顺路方向用翻土机翻土，同时在翻土面上摊铺木屑纤维，再翻土覆盖，同时在翻土面上再摊铺木屑纤维，翻土覆盖喷射木屑纤维、同时在翻土面上摊铺木屑纤维，然后沿路基的横路方向及顺路方向进行机械碾压。

当采用搅拌机拌合方式时，可采用小型吹风机将木屑纤维均匀地吹入搅拌机内并与土进行搅拌，搅拌时间为10～15min，若仍存在成团纤维，则可延长搅拌5min；木屑纤维采用刨木屑；木屑纤维的厚度不大于1mm、长度范围2～10mm、宽度范围不大于5mm；木屑纤维掺入量占工程土总质量的2.5～12.5％、木屑纤维最佳掺入量占工程土总质量的7.5～10％；木屑纤维与松填土拌合时的水掺入量占工程土总质量的22～24％。

本发明经反复试验验证，取得了满意的试用效果。

一种用木屑纤维改良的膨胀土地基及其实现方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。