基本介紹
- 中文名：土工聚合物
- 外文名：geopolymer
- 學科：岩土工程
- 分類：土工膜、土工膜等
- 提出時間：1958年
- 功能：加筋作用、反慮作用
研究背景,發展歷程,類型,特性,常用評價術語,主要功能,作用機理,
研究背景
在一定級配及壓實條件下，土體具有較大的剪下強度，但其抗拉強度很低，無粘性土甚至不能承受拉力。與鋼筋混凝土的概念相類似，人們在填土中加入金屬或土工聚合物等筋材，並依靠筋材和土之間的摩擦力來加強土體，這就引入了加筋土的概念。簡言之，加筋土就是在土中加入抗拉材料，以改善土的工程性質。
事實上，加筋土的概念並不新鮮。動物利用樹枝、稻草、蘆葦和泥建成棲息的巢穴，就本能地演示了加筋土的基本原理。此外，人們在土坯中加入草筋提高強度，將柴排鋪在泥沼地帶修築道路等，均是自發地利用帶筋或纖維加筋加固的典型例子。例如：在陝西半坡村發現的仰韶遺址中，有許多簡單房屋，其牆壁和屋頂是利用草泥修築而成的。據估計，這些建築距今已有五、六千年的歷史。在玉門一帶，還保留有用砂、礫石和紅柳或蘆葦壓疊而成的漢長城遺址。國外也有類似的利用天然植物作加筋材料的記載。約在1822年，Colonel Plasley 採用帆布代替天然植物，將加筋土技術引進英國軍隊。
1963年，法國工程師亨利·維多爾(Henry Vidal)根據三軸試驗結果提出了加筋土的概念及加筋土的設計理論，成為加筋土發展歷史上的一個重要里程碑，標誌著現代加筋土技術的興起。自1965年法國在普拉格爾斯(Prageres)成功地修建了一座公路加筋土擋土牆以來，加筋土的研究和套用迅猛發展，加筋材料也從天然植物、帆布、金屬發展到預製鋼筋混凝土和土工聚合物，工程套用從經驗性到具有較為系統的理論指導，加筋土的發展經歷了幾千年的漫長曆程。加筋土技術被譽為“繼鋼筋混凝土和預應力鋼筋混凝土之後又一造福人類的重要複合材料”，是加固土體的三大法寶之一。
在我國，自1979年由雲南煤礦設計院在田壩修建第一座加筋土擋土牆以來，加筋土技術方興未艾。現在除西藏和青海省以外，其他各省市修建的加筋土工程已逾千項，砌牆面積超過70萬m。在大量工程實踐的基礎上，隨著經驗的積累，創造了符合我國國情的加筋土技術，在某些方面還達到了國際先進水平。如位於陝西洛川201國道上的加筋土擋牆，其主體牆全部設在曲線上，牆高50.13m，其高度位居世界第二。
發展歷程
大約20世紀50年代，土工聚合物開始套用於岩土工程中。隨著新產品的不斷開發和新技術的發展，土工聚合物日益顯示出其優越性，並且逐步成為當今的主要加筋材料。正象有人指出的那樣,“套用土工聚合物對於岩土工程將是一場革命”。
早在1958年,美國首先使用聚氯乙烯單絲編織物代替傳統的級配砂礫料用於護岸工程;1970年法國開創了土石壩工程中使用土工聚合物的先例。
最近二三十年土工聚合物發展迅速,尤以北美、西歐和日本發展最快。土工聚合物被譽為繼磚石、木材、鋼鐵、水泥之後的第五大工程建築材料，廣泛套用於鐵路、公路、水利、港口、城建、國防等領域。隨著套用範圍的不斷擴大，土工聚合物的生產和套用技術也在迅速地提高，使其逐漸成為一門新的邊緣性科學，有關學術活動也在不斷地擴大和深入。
自1977年以來，先後召開了六屆國際土工聚合物學術會議；國際土力學與基礎工程學會也於1983年成立了土工織物協會，後更名為國際土工聚合物協會，成為土工學術界重視土工聚合物的重要標誌。
在我國，土工聚合物的套用與研究起步較晚，但發展較快。20世紀70年代末，鐵道部門開始研究並在現場試驗中套用土工織物防治鐵路路基基床翻漿冒泥和包石盲溝加強排水；水利和交通部門也開始研究土工織物在反濾、防滲和排水等方面的套用。1984年成立了全國性的“土工織物科教情報協作網”，後更名為“中國土工聚合物協會”，自1986年以來，先後召開了五屆土工聚合物學術會議，推動了土工聚合物在我國的套用與發展。1998年土工聚合物在抗洪搶險中發揮的巨大作用引起了國家領導人的關注，為了進一步推廣套用，有關專家綜合國內外的研究成果和工程實踐經驗，在短短的幾個月內制訂了《土工聚合物套用技術規範》（GB 50292-98），水利、交通、鐵道部門也制訂了相應的行業標準。
類型
1977年，J.P.Giroud和J.Pefetti建議將土工聚合物分成兩大類：土工織物和土工膜，分別代表透水和不透水的土工聚合物。由於新產品的不斷湧現，超出了舊產品的分類體系，因此，1983年，J.P.Giroud和P.G.Caroll提出把土工聚合物分為土工織物和土工織物相關產品兩大類，這一分類沒有納入土工膜，而用土工織物相關產品這一名稱也不確切。在中國，許多專家依據產品功能和製造工藝的不同，建議把土工聚合物劃分為四大類：土工織物、土工膜、土工特種材料和土工複合材料。
（1）土工織物（geotextile）
透水性的平面土工聚合物，按製造方法分為非織造 (無紡non-woven)土工織物和織造(有紡woven)土工織物。
① 織造土工織物分機織型與針織型。機織型又稱有紡型，是由相互正交的纖維織成,與通常的棉毛織品相似,其特點是孔徑均勻、沿經緯線方向強度大,而斜交方向強度低,拉斷的延伸率較低。針織型又稱編織型，是由單股或多股線帶按照一定的方式編織而成,與通常編織的毛衣相似。
② 非織造土工織物又稱無紡型。這種土工聚合物中纖維(連續長絲)的排列是無規則的。與通常的毛毯相似,亦稱作“無紡布”。製造時,首先將無規則排列的纖維鋪成薄層狀,然後採用化學處理法、熱處理法或針刺機械處理法使之成形,是當前世界上套用最廣的一種土工纖維。
（2）土工膜（geomembrane）
在各種塑膠、橡膠或土工纖維上噴塗防水材料而製成的各種不透水膜。
（3）土工特種材料
① 土工格柵（geogrid）
由聚合物材料（多為聚乙烯或聚丙烯）通過定向拉伸（單向或雙向拉伸）形成，是具有開孔格線、較高強度的平面網狀材料，其孔格可為圓形、橢圓形、方形或長方形格柵，孔格尺寸為1~10cm。
② 土工網（geonet）
合成材料條帶或合成樹脂壓製成的平面結構網狀土工聚合物。
③ 土工墊（geomat）
④ 土工模袋（fabriform）
雙層聚合化纖織物製成的連續(或單獨的)袋狀材料。可以代替模板用高壓泵把混凝土或砂漿灌入模袋之中，最後形成板狀或其他形狀結構。
⑤ 玻纖網 (glass geogrid)
以玻璃纖維製成的平面格線狀材料。
⑥ 聚苯乙烯 (EPS) 板塊
由聚苯乙烯製成的輕質材料,可用作輕質填料。
（4）土工複合材料
由上述兩類以上組合而成的材料統稱土工複合材料。
土工複合排水材料(geocomposite drain)是以無紡土工織物和土工網、土工膜或不同形狀的合成材料芯材複合而成的土工排水材料。
特性
土工聚合物的優點是:質地柔軟而重量輕、整體連線性好、施工方便、抗拉強度高、耐腐蝕性和抗微生物侵蝕性好、無紡型的當量直徑小和反濾性好。其缺點是:同其原材料一樣,未經特殊處理則抗紫外線能力低,但如在其上覆蓋粘性土或砂石等物,其強度的降低是不大的。另外,合成材料中以聚脂纖維和聚丙烯腈纖維耐紫外線輻射能力和耐自然老化性能為最好,所以目前世界各國的土工聚合物使用這兩種原材料居多。表征土工聚合物產品性能的指標包括:
① 產品形態
材質及製造方法、寬度、每卷的直徑及重量。
② 物理性質
單位面積質量、厚度、開孔尺寸及均勻性等。
③ 力學性質
抗拉強度、斷裂時延伸率、撕裂強度、頂破強度、蠕變性與土體間摩擦係數等。
④ 水理性質
垂直向和水平向透水性。
⑤ 抗老化和耐腐蝕性
對紫外線和溫度的敏感性,抗化學和生物腐蝕性等。
以上有關產品性能的指標,必通過產品檢測,提供作為材料性能規格說明的資料。目前土工聚合物的試驗方法和標準都不統一。土與土工聚合物相互作用的性質實驗則多數處於研究探索之中。土工聚合物產品因製造方法和用途不一,寬度和重量的規格變化甚大。土工聚合物的寬度為1~18m;重量≥1N/m;開孔尺寸(等效孔徑)無紡型土工纖維為0.05~0.5mm,編織型土工纖維為0.1~1.0mm,土工墊為5~10mm;土工網及土工格柵為5~100mm;導水性不論垂直向或水平向,其滲透係數k≥10cm/s(相當於中、細砂的滲透係數);抗拉強度:無紡型土工纖維10~30kN/m(高強度的30~100kN/m),編織型土工纖維20~50kN/m(高強度的50~100kN/m),土工格柵30~200kN/m,(高強度的200~ 400kN/m)。不同類型的土工聚合物的拉應力和拉應變關係變化差別很大。
常用評價術語
（1）抗拉強度 tensile strength
單位寬度的土工聚合物試樣在外力作用下拉伸時所能承受的最大拉力。
（2）延伸率 extensity
對應於某一拉力時的應變數。
（3）握持強度 grad tensile strength
土工聚合物試樣在握持拉伸過程中所能承受的最大拉力。
（4）握持延伸率 grad extensity
對應於握持強度時的應變數。
（5）撕裂強度 tearing strength
土工聚合物試樣在撕裂過程中抵抗擴大破損裂口的最大拉力。
（6）圓球頂破強度 ball burst strength
以規定直徑圓球頂桿勻速垂直頂壓於土工聚合物平面時，土工聚合物所能承受的最大頂壓力。
（7）CBR頂破強度 CBR burst strength
以CBR儀的圓柱形頂桿勻速垂直頂壓於土工聚合物平面時，土工聚合物所能承受的最大頂壓力。
（8）刺破強度 puncturing strength
一剛性頂桿以規定速率垂直頂向土工聚合物平面將試樣刺破時的最大力。
（9）穿透孔徑 amount of cone penetration
規定尺寸的落錐在土工聚合物上方500mm高度處自由落下時，穿透土工聚合物的孔洞直徑。
（10）平均線收縮係數 average coeffient of contraction
規定尺寸的土工聚合物試樣在規定溫度區內，以規定速率降溫時，每降低1℃的收縮變形與試樣原長度的比值。
（11）似摩擦係數 apparent cofficient of friction
在土工聚合物與土的接觸界面上有法向力作用時，界面上的摩擦剪下強度與法向力的比值即為似摩擦係數。
（12）等效孔徑O95 equivalent opening size
等效孔徑是用來表示土工聚合物孔隙大小的指標。採用不同的篩余率標準，可得到不同的等效孔徑值。等效孔徑O95表示土工聚合物中有95%的孔徑低於該值。
（13）當量孔徑De equivalent diameter
當量孔徑用來表示土工網材孔徑的大小，當量孔徑是指將某種形狀的土工網材孔徑換算為等面積圓的直徑。
（14）垂直滲透係數 permeability (transverse)
與土工織物平面垂直方向的滲流的水力梯度等於1時的滲透流速。
（15）水平滲透係數 permeability (longitudinal or in plane)
在土工織物內部沿平面方向的滲流的水力梯度等於1時的滲透流速。
（16）透水率 permittivity
水位差等於1時垂直於土工織物平面方向的滲透流速。
（17）導水率 transmissivity
水力梯度等於1時沿土工織物平面單位寬度內輸導的水流量。
（18）梯度比 gradient ratio
土工織物試樣及其上方25mm土樣的水力梯度i1與織物上方從25mm至75mm之間土樣的水力梯度i2的比值。
主要功能
1．加筋作用
土中加入抗拉材料，可改變土中的應力分布，約束土體的側向變形，從而提高結構的穩定性。加筋作用可用於：①支擋結構（如擋土牆、橋台）；②防護結構（制止滑坡等）；③地基加固補強（加筋墊層等）；④水工結構（堤、壩）；⑤地下結構。用於加筋的材料要求具有較高的抗拉強度和一定的剛度，並且與填土之間咬合力強，對於永久性建築物還要求蠕變小，耐久性好。目前常用的加筋材料有土工格柵、土工帶、機織土工織物。
2．反濾作用
在滲流情況下，土工聚合物（主要是無紡土工織物）鋪設在滲流出口區，一方面，可以有效地阻止土顆粒通過，從而防止土顆粒的過量流失而造成土體的破壞；另一方面，又允許土中的水或氣體穿過土工織物自由排出，以免由於孔隙水壓力的上升而造成土體失穩。由於它既容許水流暢通而又能阻止土粒運動，可代替傳統的砂礫反濾層，防止發生流土和堵塞，提高被保護土的抗滲強度。
對土工聚合物反濾層工作機理的研究表明:多數土工聚合物在單向滲流的情況下,在緊貼土工聚合物的土體中,發生細顆粒逐漸向濾層移動,同時還有部分細顆粒通過土工聚合物被帶走,遺留下較粗的顆粒。從而與濾層相鄰的一定厚度的土層逐漸自然形成一個反濾帶和一層骨架網,阻止土粒的繼續流失,最後趨於穩定平衡。亦即土工聚合物與其相接觸的部分土層共同形成一個完整的反濾系統。圖1中圖1中為將土工聚合物鋪放在上游面的塊石護坡下面,起反濾和隔離作用。圖1中圖2為土工聚合物同樣也可鋪放在土壩工程中下游排水體周圍,起反濾作用以防止管涌;也可鋪在均質土壩壩體內,起豎向排水作用,這樣可有效地降低均質壩壩體浸潤線,提高下游壩坡的穩定性。滲水沿土工聚合物進入水平排水體,最後排至壩體外。作這種排水用的土工聚合物，要求在本身的平面方面有較大的滲透係數。
圖1
圖1具有相同的孔徑尺寸的無紡土工織物和砂的滲透性大致相同。但土工織物的孔隙率比砂高得多,而密度約為砂的1/10,因而當土工織物與砂具有相同的反濾特徵時,所需土工織物的質量要比砂少10倍。此外,土工織物反濾層的厚度比砂礫反濾層薄100~1000倍,這主要是土工纖維具有良好的連續性,為此,在具有相同反濾特徵條件下,土工織物的質量要比砂層小1000~10000倍。
3．排水作用
具有一定厚度的無紡土工織物和複合排水材料具有較高的導水率，利用這種特性除了可作透水反濾外,還可以在土體中形成排水通道，使水經過土工聚合物的平面迅速匯集、排走。它可與其他排水材料(如排水管、粗粒料、塑膠排水板等)共同構成排水系統或深層排水井。圖2a為土工聚合物用於建造無集水管排水盲溝。鋪設時在先開挖好的槽內鋪設合成材料,然後回填碎石,並將土工聚合物再包裹好,最後回填砂土即可。為了防止粉、細砂和粘土粒進入排水管道而引起堵塞,也可用土工聚合物包裹管道,然後埋於地下,如圖2b所示。另外,板樁擋土牆的板樁間縫隙,由於水流的作用常會將填料吸出而引起結構物沉陷,國外有許多工程都有擋土牆填土之前,將土工聚合物墊於擋土牆後再填土,這樣,既可使水排走,又不會把土顆粒帶走,以免牆體沉陷。
圖2
圖2土工聚合物作為排水層的效果,取決於其在相應的受力條件下導水性的大小(導水性等於水平向滲透係數kn與厚度t的乘積)及其所需排水量和所接觸土層的土質條件。
4．隔離作用
利用土工聚合物把兩種不同粒徑的土、砂、石料(如道碴與路基土)或把土、砂、石料與其他結構物隔離開來，以免相互混雜，造成土料污染、流失或其他不良效果。用於受力結構，有助於保證結構的狀態和設計功能；用於材料存貯、堆放，可避免材料損失或劣化，對於廢料還可防止環境污染。
隔離作用的作用原理是依靠土工聚合物的高抗拉、抗頂穿及撕裂強度，整體的連續性和廣泛的柔韌性以及良好的耐酸鹼、生物侵蝕性等能力,能適應受力、變形和各種環境變化的影響而不破損。一般修築道路時,路基和道床順次施工,道路修築完畢就開始運營。由於運營時荷載壓力和雨水通過,使軟弱土層侵入路基的碎石,因而引起翻漿冒泥,最後使基床設計厚度減小,導致道路破壞。土工聚合物用在道路工程中可防止軟弱土層侵入路基,同時又能增強地基承載能力;又有利於排水加速土體固結。圖3為鐵路工程中鋪設土工聚合物後以保持軌道穩定,減少養護費用。作為隔離用的土工聚合物其滲透性應大於所隔離土的滲透性;在承受動荷載作用時,土工聚合物還應有足夠的耐磨性,當被隔離材料或土層間無水流作用時,也可用不透水土工膜。常用的隔離材料包括土工膜、複合土工膜、土工織物。
圖3
圖35．防滲作用
土工膜和複合土工膜都可以有效地防止液體的滲漏或氣體的揮發。
6．防護作用
防護作用主要包括坡面防護和沖刷防護。坡面防護用於防護易受自然因素影響而破壞的土質或岩石邊坡；沖刷防護用於防護水流對結構物的沖刷與淘刷。
（1）坡面防護
用土工聚合物進行坡面防護的坡面坡度：土質坡面宜在1：1.0～1：2.0之間；岩石坡面宜緩於1：0.3。
土質坡面可採用拉伸網草皮、固定草種布或格線固定撒種進行防護。岩石坡面可採用土工網或土工格柵進行防護。
拉伸網草皮、固定草種布置在種置土層的中間，然後撒種、養護，待草苗旺盛，土體、土工網或土工墊與草根系固定後，成捆送至施工地點進行鋪設。草皮寬度為1.5m～2.5m ,每捆長度宜為4m～6m。固定草種布(也可稱植生帶)護坡方法是在土工織物紡織時，將草種固定於土工織物中，然後到現場鋪築，促使草皮生長，形成植被護坡層。格線固定撒種護坡方法是先將土工網固定於需防護的邊坡上，然後撒播草種形成草皮。
易碎岩面的侵蝕和小量的岩崩可採用土工網或土工格柵進行防護。防護方式分為裸露式、埋藏式兩種。裸露式是指將土工格柵直接固定並裸露於岩面；埋藏式是指將土工網或土工格柵固定於岩面後再用水泥砂漿噴護。裸露式防護方法適用於臨時性工程邊坡的防護或永久型工程邊坡的臨時防護。對永久型的邊坡，在更換土工網或土工格柵較方便的場合，也可採用裸露式防護。裸露式防護應採用強度較高的土工格柵，埋藏式防護可採用土工網或土工格柵。用於岩石邊坡防護的土工網、土工格柵。
（2）沖刷防護
沿河路基、壩可採用土工織物軟體沉排、土工模袋進行沖刷防護。
① 土工織物軟體沉排
土工織物軟體沉排坡是在土工織物上以塊石或預製混凝土塊體為壓重的護坡結構。土工織物軟體沉排一般適用於水下工程及預計可能發生沖刷的路基坡面。視具體情況可採用單片墊和雙片墊兩種結構形式。
圖4
圖4單片墊是利用土工織物拼接成大面積的排體；雙片墊是將兩塊單片墊重疊後按一定距離和型式將兩片墊拼接在一起而構成管狀或格狀空間，其中再填充透水性材料(如砂卵石等)，起到防沖與反濾的作用。雙片墊的結構形式如圖4所示。
排體材料可採用聚丙烯編織型土工織物，其等效孔徑O95應滿足擋土、透水和防淤堵三方面的要求。為了加固排體和施工時便於牽引定位，排體材料每隔30～50cm應設一根尼龍繩。
② 土工模袋防護
土工模袋是一種雙層織物袋，袋中充填流動性混凝土或水泥砂漿或稀石混凝土，凝固後形成高強度和高剛度的硬結板塊。其主要套用場合及鋪設型式如圖5所示。
圖5
圖5必須注意,在實際工程中套用土工聚合物往往是幾種作用的組合,其中有的是主要的,有的是次要的。雖然隔離作用不一定要伴隨過濾作用,但過濾作用經常伴隨隔離作用。因而設計時,宜根據不同工程套用的對象,綜合考慮針對土工聚合物作用的要求進行選料。
作用機理
1、平面結構型材料的加筋機理
平面型材料在這裡指的是土工織物、土工格柵、土工網等材料。其工作機理如下:圖6(a)為未加筋的土單元體,在豎向荷載ζv的作用下,單元土體產生壓縮變形,側向發生膨脹。通常,側向應變要比軸向應變大一倍半。隨著豎向荷載逐漸增大,壓縮變形和側向膨脹也越來越大,直至破壞。圖6(b)為單元土體中放置水平向的拉筋,通過拉筋與土顆粒間的摩擦作用,將引起側向膨脹的拉力傳遞給拉筋。由於拉筋通常採用的是拉伸模量大的材料,因此單元土體的側向變形就受到了限制,在同樣大小的豎向應力ζv作用下,側向變形bH=0。加筋後的土體就好象在單元土體的側向加了一個側向荷載一樣,它的大小與靜止土壓力K0·ζv等效,並且隨著豎向應力的增加,側向荷載也成正比增加。圖7、圖6(c) 顯示在同樣大小的豎向應力σv作用下,加筋土應力圓的各點都在破壞曲線下面。只有當與拉筋之間的摩擦失效或拉筋被拉斷時,土體才有可能發生破壞。
圖6
圖6通常在加筋土體中採用抗拉強度高、延伸率小、耐腐蝕和有柔韌性的拉筋材料。如鍍鋅鋼帶(截面為5mm×40mm或5mm×60mm)、鋼條、尼龍繩、玻璃纖維和土工聚合物等。土工聚合物用於加筋土時,其作用與其他筋材的加筋土類似。土工聚合物作為加筋一般要求有一定的剛度,新發展的土工格柵能夠很好地與土相結合,是一種好的加筋材料。與金屬筋材相比土工聚合物不會因腐蝕而失效,在橋台、擋牆、海岸、碼頭等支護建築物中取得了成功的套用。
加筋效果與加筋材料的布置、加筋材料的強度和剛度、筋土之間的界面特性等因素有關。一般認為，加筋層間距越小、筋土之間的界面摩擦係數越大，則加筋效果越顯著。加筋材料水平布置時（即試樣中的最大主拉應變平面），加筋效果最好，而加筋層與水平面夾角在40°～60°之間時，效果最差。在一定範圍內，試樣的抗剪強度隨著加筋層數的增大而近似線性地增大，但超出某一加筋層數的範圍後，強度不再有明顯的增加。
加筋土有兩種主要的破壞形式。一種是筋～土之間發生相對滑移，這種破壞形式通常發生在圍壓較小、加筋層間距較大的情況下，試樣的強度取決於筋～土之間的摩擦係數；另一種破壞形式是筋帶斷裂，這種破壞形式通常發生在圍壓較大、加筋層間距較小的情況下，試樣的強度取決於筋帶的抗拉強度。
Gray等人1986年在試驗中發現，加筋土試樣的抗剪強度包絡線是雙直線型的，轉折點所對應的圍壓值稱為臨界圍壓。臨界圍壓的大小與筋～土之間的界面摩擦以及筋材的抗拉強度有關，筋～土之間的界面摩擦越大，臨界圍壓越小，當所施加的圍壓小於臨界圍壓時，試樣的破壞形式為筋～土之間發生相對滑移；當所施加的圍壓大於臨界圍壓時，試樣的破壞形式為筋帶斷裂破壞。
圖7
圖7由圖7可見：對筋～土之間發生相對滑移的破壞形式，筋土複合材料強度的提高表現為內摩擦角的增加；而對於筋帶斷裂的破壞形式，則表現為粘聚力的增加。
2、纖維加筋土的加筋機理
纖維加筋土又叫纖維土，是在土中加入纖維長絲或短絲，均勻拌和後壓實而成的一種複合材料。由於纖維在土中的分布是隨機的，因此，纖維土在巨觀上是各向同性的，不像土工織物或土工格柵加筋土那樣在平行於加筋材料的方向上存在薄弱面。大量試驗和研究結果表明：在土中加入不定向的纖維能顯著提高土的強度和剛度；與未加筋土相比，纖維土表現出更好的柔韌性，達到破壞時的軸向應變增大了，而峰後強度損失減小了。
纖維土強度和剛度的提高與以下因素有關：土的性質，如顆粒大小、形狀、級配；纖維的性質，如纖維含量，表面率（即纖維的長度與直徑之比），表面摩擦，彈性模量；試驗條件，如圍壓大小等。纖維的含量越高，表面率、表面摩擦越大，或填料的級配越好，則纖維土的強度越高；但是，模量很低的纖維，對纖維土強度的提高几乎不起作用。
纖維土抗剪強度隨著纖維含量的增加而近似直線地增大，但當纖維含量超過某個上限值後，纖維土的抗剪強度幾乎不再增長。
