EPS颗粒混合轻质土的施工技术及其应用实例

EPS颗粒混合轻质土是一种轻质、高强、环保、经济的新型土工材料,但国内还未见工程应用的报道。通过在新安江电厂88—70开关站交通道路工程中的应用实践,探讨了EPS颗粒混合轻质土的施工技术,证实了该材料可以起到缩短工期和提高工程安全性的目的。

击实参数对砂土EPS颗粒混合轻质土的影响

为了明确击实参数对砂土EPS颗粒混合轻质土(LSES)物理力学性质的影响,利用室内试验研究了击实能量(击实一次的击实功)和击实次数对LSES物理力学性质的影响.结果表明:LSES的干密度、无侧限抗压强度、黏聚力、内摩擦角均随击实次数的增加而增加,增加速度由快逐渐减慢并逐渐趋于稳定;随着击实能量的增加也会增加,但增加速度不趋于稳定.根据室内试验结果总结了干密度和无侧限抗压强度的计算式.

砂土EPS颗粒混合轻质土的最优击实含水率

为了明确击实含水率对砂土EPS颗粒混合轻质土的密度和强度的影响,采用2因素(水泥添加量和EPS颗粒置换率)5水平均匀试验设计确定了5个不同配比,利用密度试验和无侧限抗压强度试验进行了研究。为了确定砂土EPS颗粒混合轻质土的最优击实含水率,引入了基于比强的最优击实含水率确定方法,并采用二分法(初始击实含水率设为6.5%和13%)寻求了每个配比的最优击实含水率,基于物理分析和试验数据给出了最优击实含水率的计算式。研究发现:击实含水率的增加有利于提高击实效果,对水泥的胶结作用则是先提高后降低;基于比强的最优击实含水率确定方法是适宜的;最优击实含水率受到EPS颗粒置换率和水泥添加量的影响。

砂土EPS颗粒混合轻质土的物理力学特性

对以砂土为原料土、以水泥为固化材料的EPS颗粒混合轻质土进行了一系列室内试验。结果表明:压实条件和含水率对其密度和强度有很大的影响,存在适宜压实次数和最优含水率;对施工含水率对其应力-应变关系的影响进行了分析,得到在水灰比一定的情况下强度与水泥的添加量的线性关系。

疏浚淤泥EPS颗粒轻质混合土本构模型研究

不同配比的EPS颗粒轻质混合土的等向压缩试验和固结排水剪切试验结果表明,轻质混合土的力学特性,取决于试样的胶结结构强度及试验所选择的围压.基于殷宗泽建立的双屈服面模型,通过引入能反映轻质混合土胶结结构强弱的参数β,及反映其胶结结构逐渐破损的参数ω,建立了考虑轻质混合土结构性的弹塑性本构模型.模型试验结果表明,改进模型能反映不同配比EPS颗粒轻质混合土变形的基本规律.

EPS颗粒混合轻质土动强度特性对比研究

通过室内动三轴试验对黏土和黏土与EPS颗粒混合轻质土(LCES)在动荷载作用下的强度特性进行了对比研究.试验结果表明:LCES的动强度随着水泥质量分数的增大而增大,随着EPS颗粒质量分数的增大而减小,当水泥质量分数达到10%以上时,其动强度就超过黏土;EPS颗粒质量分数越大,水泥对LCES的动强度的影响越小;LCES和黏土的动强度都随着围压的增大而增大,但黏土的增幅比LCES略大.

EPS颗粒混合轻质土与砂土的动力变形特性对比试验研究

在以干密度控制配比的原则下,对砂土与EPS颗粒混合轻质土(LSES)和其原料土砂土进行了动力变形特性对比试验研究。试验表明,LSES与纯砂的动弹性模量具有同样的随应变的增大而减小的性质,不同EPS颗粒体积含量和水泥掺入比的LSES动弹性模量普遍高于纯砂的动弹性模量。LSES与纯砂均显示出动弹性模量随围压的增大而增大的特性,围压对LSES的动弹性模量影响与纯砂相比相对较大。LSES与纯砂的等效阻尼比在整体上具有同样的随应变的增大而增大的性质。水泥掺入比较小时,LSES的等效阻尼比与纯砂相近;在高水泥掺入比下,不同EPS颗粒体积含量的LSES等效阻尼比均低于纯砂的等效阻尼比。LSES与纯砂均显示出等效阻尼比随围压的增大而减小的特性。围压对纯砂与LSES等效阻尼比的影响程度相近。

淤泥再生EPS颗粒混合轻质土变形特性的试验研究

EPS颗粒混合轻质土具有轻质保温隔振、强度与密度可调节等优点,在工程中的应用已逐渐增多。为进一步揭示混合轻质土的变形特性,本文通过常规三轴试验研究了淤泥再生EPS颗粒混合轻质土的变形特性,分析了EPS颗粒体积含量、水泥掺入比、围压和养护龄期等因素对混合轻质土变形特性、破坏应变和变形模量的影响。结果表明:EPS颗粒体积含量、水泥掺入比、围压以及养护龄期对混合轻质土试样的变形特性均有影响,其应力-应变关系曲线均表现为应变软化型;试样的主应力差和初始弹性模量随EPS颗粒体积含量的增大而减小;水泥掺入比和围压越大,试样的应力-应变曲线变陡,初始弹性模量变大,应力强度变高,相应的破坏应变变小,脆性破坏明显;养护龄期越长,混合轻质土中的水化物不断增多,初始弹性模量增大,相应的峰值应力增大,材料由塑性破坏向脆性破坏过渡,峰值应变减小。

砂土与EPS颗粒混合的轻质土(LSES)细观结构的CT研究

利用医用CT机从定性和定量两个层面研究了砂土与EPS颗粒混合的轻质土(简称为LSES)这种新型土工材料的细观结构,分析了不同水泥掺量(CC)和EPS颗粒含量(Ve/Vs)下LSES不同扫描截面的CT图像以及平均CT数ME值和方差SD。随着CC的增加,ME值增加,LSES的结构更加密实,原生损伤减少,而随着Ve/Vs的增加,水泥水化物C-S-H包裹EPS颗粒表面和填充孔隙的效率都将下降,且Ve/Vs与ME值在本次试验范围内基本呈线性关系。此外,根据SD值在各截面处分布的不均匀性,认为LSES是局部孔隙比分布差异较大的特殊结构性土,CC和Ve/Vs是影响其结构性的主要因素。

动荷载下砂土与EPS颗粒混合的轻质土变形特性的试验研究

砂土与EPS颗粒混合的轻质土(LSES)是一种通过减轻地基压力、提高地基承载力以处理不良地基的新型轻质土工材料。由于LSES主要用作路基填土,因此,其在动荷载下的变形特性值得关注。基于室内动三轴试验结果,讨论了围压、水泥掺量、EPS含量以及循环加载次数对LSES动变形特性的影响。当围压较低时,LSES会呈现出与EPS块体相似的线性动应力-应变关系;而在较高围压下,LSES的动应力-应变拟合曲线则为双曲线型。在给定的应变水平下,LSES的割线动弹性模量Esec随着围压和水泥掺量的增加而增加,随循环加载次数的增多而逐渐衰减,EPS含量增多时,Esec-εd曲线更趋于平缓。

黏土与EPS颗粒混合轻质土的动强度特性试验研究

通过一系列的室内动三轴试验研究黏土与EPS颗粒混合轻质土(LCES)的动强度特性。首先确定压应变达到5%是适合LCES的动力破坏标准,然后着重研究围压、水泥含量和EPS掺入比对LCES动强度特性的影响。试验结果表明,随着围压和水泥含量的增大,LCES的动强度增大,但围压对LCES动强度的影响程度随着水泥含量的增大而逐渐减小;随着EPS掺入比的增大,LCES的动强度先增大后减小,所以对于LCES的动强度来说,可能存在一个最佳EPS掺入比。水泥和EPS颗粒的掺入对LCES的动强度指标cd的提高贡献相当大,而对?d的提高作用相对较小。LCES动强度曲线τd-Nf符合乘幂函数关系,在综合考虑围压、水泥含量和EPS掺入比的基础上,将LCES的动强度曲线进行较好的归一化,并得到LCES的动强度公式。

砂土与EPS颗粒混合的轻质土的动剪切模量衰减特性分析

动荷载下砂土与EPS颗粒混合的轻质土(LSES)的割线剪切模量Gsec随着剪应变的累积会发生衰减,基于不同水泥掺量和EPS含量的LSES试样的动三轴试验结果,建立了与围压、剪应变、水泥掺量等因素相关的Gsec的经验衰减模型。通过比较发现,LSES与砂及胶结砂的Gsec衰减模型具有一定相似性,即Gsec与γd呈双曲线关系,与σc为指数关系。此外,由于水泥胶结的约束作用,Gsec对σc的依存度随水泥掺量的增加而减小,这种依存程度通过参数n反映出来,但当水泥掺量达到10%时n随其的变化就不明显了,这是因为胶结强度已经增大到使得LSES中颗粒间的相对位置不易发生错动的程度。

黏土与EPS颗粒混合轻质土的动力变形特性试验研究

通过室内动三轴试验研究了黏土与EPS颗粒混合轻质土(LCES)在动荷载作用下的变形特性,着重分析了围压、水泥含量和EPS掺入比的影响。结果表明:LCES的动应力应变关系符合双曲线关系;在相同的动应力作用下,LCES产生的应变随着围压和水泥含量的增大而减小;在动应变相同的情况下,随着围压和水泥含量的增大,LCES的割线动弹性模量Esec增大而阻尼比λ减小;EPS掺入比对LCES的动力变形特性的影响相对较小,不同EPS掺入比的σd–εd曲线、Esec–εd曲线和λ–εd曲线都发生了相交,交点前后EPS掺入比的大小对LCES变形特性的影响趋势是截然相反的,交点处的动应变值εint一般在0.5%～3.0%范围内,其大小与LCES的配比以及围压有关。

动荷载下砂土与EPS颗粒混合的轻质土(LSES)的强度标准及破坏机理研究

砂土与EPS颗粒混合的轻质土(LSES)是一种在室内试验及现场应用中都难以饱和的土工材料,因此其动强度只能选择应变作为破坏标准.通过分析LSES的强度组成和动三轴试验结果,认为其在动荷载下的应变累积经历了3个阶段:初压阶段、强化阶段和破坏阶段,并由此选择压应变的最大值作为其破坏应变εaf.围压、水泥掺入量和EPS体积分数对εaf都有显著影响.随着围压和EPS体积分数的增大,εaf增大;而随着水泥掺入量的增大,由于LSES塑性的变化,εaf则经历了先增后减的过程.

水泥与EPS颗粒掺入比对LSES力学特性的影响

为研究发泡聚苯乙烯(EPS)颗粒掺入比与水泥掺入比对砂土与EPS颗粒混合轻质土(LSES)力学特性的影响,针对LSES做了无侧限抗压强度试验,获得了在不同水泥掺入比、EPS颗粒掺入比条件下,LSES的应力应变曲线、抗压强度及变形模量的变化规律。

EPS颗粒轻质混合土的弹塑性增量本构模型

根据不同配比的EPS颗粒轻质混合土的等向压缩试验和固结排水剪切试验结果,研究了轻质混合土的变形特性。以殷宗泽所建立的双屈服面模型为基础,建立了考虑轻质混合土结构性的弹塑性本构模型。模型的试验验证结果表明,改进模型能反映不同配比EPS颗粒轻质混合土变形的基本规律。

不同EPS粒径下轻量土变形强度特性三轴试验研究

为确定新型土工合成材料轻量土在不同发泡颗粒(EPS)粒径下的变形机理,通过三轴固结不排水试验系统研究其变形强度特性的影响规律。试验结果表明,轻量土应力-应变关系具有非线性、多阶段性、应变软化和应变硬化特性;抗剪强度破坏包络线有折线型与直线型两种,取决于自身结构强度与围压;粘聚力与内摩擦角均随EPS粒径的增大而递减。

淤泥EPS颗粒轻质土单向压缩下渐进性破坏研究

在疏浚淤泥中添加固化材料和轻质材料,将其转化为新型土工材料-轻质土,是疏浚淤泥资源化利用的有效方法之一。通过单轴压缩下宏观、细观力学试验,对疏浚淤泥EPS颗粒轻质土试样的变形特性及破坏机理进行了分析。试验结果表明,在荷载作用下,轻质土试样变形破坏具有明显的渐进性特征。渐进性破坏过程包括细观裂纹产生的线弹性变形阶段、细观裂纹稳定扩展的弹塑性变形阶段、细观裂纹整体贯通的破坏阶段。渐进性破坏产生的主要机理在于:一是在EPS颗粒与固化土结合面处局部存在的原生微裂纹;二是固化土胶结强度的逐渐丧失与固化土摩擦强度的逐渐发挥二者不同步。

疏浚淤泥EPS颗粒轻质土等向压缩变形特性研究

轻量化处理方法是疏浚淤泥的再生资源化处理方法之一,在国际上得到了越来越广泛的关注和认可。作为轻质填土材料中的一种,疏浚淤泥EPS颗粒轻质土的压缩变形特性及沉降计算值得关注。在等向压缩试验基础上,分析了EPS颗粒添加量、水泥添加量、养护龄期对轻质土试样的压缩曲线、结构屈服应力、压缩参数等的影响规律,并给出了最终沉降量计算公式。

砂土与EPS颗粒混合的轻质土(LSES)临界循环应力比的试验研究

循环荷载下,砂土与EPS颗粒混合的轻质土(LSES)存在临界循环应力比Sth,将割线弹性模量衰减系数δ与循环次数的关系曲线能保持平缓的最大循环应力比定义为Sth,它是结构稳定与破坏两种状态的界限指标,根据动三轴试验结果,认为影响Sth的主要因素有围压、水泥掺量和EPS颗粒含量。一般来说,水泥掺量的增加、围压和EPS颗粒含量的减小均会提高Sth,但由于高围压下的结构重塑,水泥掺量低且EPS颗粒含量高的试样的Sth表现出一些不同的性状。