EPS颗粒轻质混合土蠕变特性试验研究
EPS原料动力变形原料
EPS原料动力变形原料
EPS颗粒混合轻质土是一种轻质、高强的新型填土材料，通过将原料土、EPS颗粒、水泥和水混合搅拌后养护而成，具有施工技术方便、工程性能良好、成本低廉的优点，并且能充分利用废弃资源保护环境，因此有着广泛的应用的前景。
国内的研究还比较少，考虑到这种轻质土一般用于浅层处理，本文主要通过对低围压下原料土为砂土的混合轻质土的动三轴试验，对轻质土的动力变形特性进行了初步研究，主要内容包括以下几个方面：
(1)简要介绍了试验的材料、仪器和试验步骤，并对试
验中的关键问题和注意事项进行了总结。
(2)对试验的结果进行分析，认为这种轻质土的应力应
变关系能够符合双曲线关系，但是在低围压的情况下近
似成线性变化；剪切模量随剪应变呈双曲线形式衰减，并且跟围压的指数成正比关系；阻尼比比砂土等常规土
要小，平均为0.1，且受剪应变的影响很小。
(3)通过对不同配比和条件下的试样进行试验，总结了
EPS含量、水泥含量、养护龄期、动载等因素对混合轻
质土动应力应变关系、剪切模量和阻尼比的影响规律，并对其中的规律进行了分析。
细砂EPS轻质混凝土的力学特性及其应用研究
细砂EPS轻质混凝土的力学特性及其应用研究一、前言细砂EPS轻质混凝土在建筑工程领域中具有广泛的应用，其轻质、保温、隔声等优点受到了广泛的认可。
本文将从混凝土的材料特性、制备工艺以及力学性能等方面进行探讨，旨在为该材料的应用提供参考。
二、材料特性1.细砂细砂是指粒径在0.075mm-2.36mm之间的沙子，一般用于制备混凝土中的细集料。
细砂的主要成分是石英和长石，其物理性质如下：密度：2.6-2.7g/cm³孔隙率：35%-45%压缩强度：30-60MPa2.EPS颗粒EPS颗粒是指聚苯乙烯颗粒，具有轻质、保温、隔声等优点，是制备轻质混凝土的重要材料之一。
其物理性质如下：密度：10-30kg/m³导热系数：0.03-0.04W/(m·K)3.水泥水泥是混凝土中的主要胶凝材料，其物理性质如下：密度：3.0-3.2g/cm³孔隙率：20%-30%压缩强度：50-60MPa三、制备工艺制备细砂EPS轻质混凝土的工艺流程如下：1.将细砂加入搅拌机中，加入适量的水进行搅拌。
2.将EPS颗粒和水泥按照一定比例加入搅拌机中，与细砂充分混合。
3.调节混凝土的水灰比，使其达到适宜的流动性。
4.将混凝土倒入模具中，进行振捣和养护。
四、力学性能1.抗压强度细砂EPS轻质混凝土的抗压强度与其密度、EPS颗粒的体积分数等因素有关。
在相同密度下，EPS颗粒的体积分数越高，混凝土的抗压强度越低。
一般来说，细砂EPS轻质混凝土的抗压强度在0.5-5.0MPa 之间。
2.抗拉强度细砂EPS轻质混凝土的抗拉强度较低，一般在0.2MPa以下。
3.弹性模量细砂EPS轻质混凝土的弹性模量与密度、水泥用量等因素有关。
一般来说，密度越大，水泥用量越少，弹性模量越低。
细砂EPS轻质混凝土的弹性模量一般在1-5GPa之间。
五、应用研究1.建筑保温材料细砂EPS轻质混凝土具有良好的保温性能，可以作为建筑物的保温材料使用。
不同含水率条件下EPS颗粒轻量土蠕变特性试验研究
不同含水率条件下EPS颗粒轻量土蠕变特性试验研究刘德方;侯天顺;Sibel Pamukcu【期刊名称】《工程地质学报》【年(卷),期】2017(25)1【摘要】为了得到轻量土路基中央部位在长期荷载作用下的蠕变规律,通过单向固结蠕变试验,分析了不同含水率EPS颗粒轻量土、素土在不同轴向压力下的蠕变特性.研究表明:固定其他因素,轴向压力越大,含水率越高,土样蠕变变形越大.轻量土加载1d基本上可以达到总变形的93％～ 98％,蠕变变形具有明显的衰减特征.轻量土是一种结构性土体,与素土蠕变机理完全不同.当轴向压力小于压缩屈服应力时,轻量土蠕变变形主要是孔隙闭合、水分的排出、固体颗粒移动的结果;当压力大于压缩屈服应力时,轻量土土样原有结构被破坏,EPS颗粒自身会被压缩.基于土体衰减蠕变特征,本文依据双曲线模型建立了轻量土经验蠕变模型,基本上可以反映路基中央部位轻量土的蠕变规律,经验模型适用于轻量土条件为轴向压力小于土体压缩屈服应力.试验与理论计算分析表明,轻量土固结特性优于素土,路基沉降在施工过程中就可以达到稳定,运营期间的工后沉降基本可以忽略.%In order to gain the creep laws of light weight soil which is in the central part of the subgrade under long-term loading,the creep properties of light weight soil and remolded soil with different water contents and axial compression force were analyzed by one-dimensional compression tests.The results show that when other factors are the same,the higher the axial compression force and water content are,the greater the creep deformation of soil samples is.The deformation of light weight soil under loading for one day canbasically reach 93％～98％of the whole deformation,and the attenuating creep is obvious.Light weight soil is a kind of structural soil,and it has different creep mechanism with remolded soil.When the axial compression force is no more than the compressed yield stress,the creep deformation is mainly from holes closure,drainage water,solid particles' movement.When the axial compression force is more than the compressed yield stress,the original structure of the light weight soil will be destroyed and EPS beads will be compressed.Based on the attenuation creep characteristics of light weight soil,an empirical creep model is established base on the hyperbolic model.When the axial compression force is less than the compressed yield stress,it can basically reflect the creep laws of light weight soil which is in the central part of the subgrade.By the experiments and theoretical calculation analysis,it is found that the consolidation characteristic of light weight soil is better than that of remolded soil.So the subgrade settlement can reach a stable value after the construction,and the post-construction settlement can almost be neglected during the operation.【总页数】8页(P102-109)【作者】刘德方;侯天顺;Sibel Pamukcu【作者单位】西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌 712100;西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌 712100;里海大学土木与环境工程系,美国宾夕法尼亚州伯利恒市 18015【正文语种】中文【中图分类】TU411.3;P642.3【相关文献】1.EPS颗粒轻质混合土蠕变特性试验研究 [J], 高洪梅;刘汉龙;刘金元2.分级加卸载条件下膨胀土蠕变特性试验研究 [J], 宁行乐;何彬;谢佳佑3.EPS颗粒混合轻量土无侧限抗压强度特性试验研究 [J], 裴振伟;侯天顺;骆亚生4.EPS颗粒混合轻量土动力变形特性离散元分析 [J], 兰鑫;侯天顺;杨艳;张亚飞5.动荷载下EPS颗粒混合轻量土的动强度特性试验研究 [J], 董理;侯天顺;骆亚生;Sibel Pamukcu因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
EPS颗粒混合轻质土动强度特性对比研究
Ｄ ：０ ３７／ ． ｓ．００１８ ．０ ８ ０ ．１ ＯＩ １ ．８ ６ ｊｉ ｎ １０ －９ ０ ２０ ．６ ０ ８ ｓ
Ｅ Ｓ颗 粒 混 合 轻 质 土 动 强 度 特 性 对 比研 究 Ｐ
周云东 ， ２何奇 宝１ ， ， 丰土根 ， ２ ２陆 睿
（． １河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室 ， 江苏 南京 ２ 河海大学岩土工程科学研究所 ， ． 江苏 南京 ２０９ ； １０８ ２０ ３ ） １０６ ２０９ ； ． １０８ ３南京环力建设工程有限公 司， 江苏 南京
数越 大， 水泥对 Ｌ Ｅ Ｃ Ｓ的动 强度的影 响越 小 ；Ｃ Ｓ 黏 土的动 强 度都 随 着 围压 的增 大 而增 大 ， ＬＥ 和 但黏
土的增幅 比 Ｌ Ｅ Ｃ Ｓ略 大 ．
关键 词 ：黏 土 ； Ｐ 颗 粒 ； ＥＳ 轻质 土 ； 强度特 性 动 中图分类 号 ： Ｕ ４ ． Ｔ４ｌ ３ 文献 标识码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ０ １８ （０ ８０ — ８ ０ ０ １０ —９０ ２ ０ ）６ ０ １ — ４
现场取样 风干 后用木碾 碾碎 ， 干之后 再过 ２ ｍ筛 ， 喷雾 器喷 洒预 计 的水 量 ， 烘 ｍ 用 拌匀 ， 然后 装 入 塑料 袋
扎紧， 润湿一 昼夜后 备用 ． 土试样设 计干 密度 Ｐ ＝１４ ／ｍ ， 黏 ｄ ． ｃ ３采用 分层击 实的方法 控制试 样密度 ． ｇ 因为试验 原料 土采用软 黏土 ， 水量 高且 处 于流 塑状 态 ， 积不 易 确 定 ， Ｌ Ｅ 样 的配 比以干 土 质 含 体 故 Ｃ Ｓ试
我 国沿海地 区广泛分 布着深 厚软黏 土层 ， 些软 黏土 具有 低强 度 、 这 高压 缩性 等特 点 ， 在此 类 地基 上修 建 建筑 物极 易在稳定 和变形 ２方面产 生一些 问题 ， 如高速 公路 桥 头跳 车 、 土墙 稳 定 等问题 ． 统 解决 方法 主 挡 传 要 是进行地 基加 固 ， 以提 高地基 的承载 力 和抗 变形 能 力 ， 但对 地 基 进行 加 固不仅 造 价较 高 而且 施 工工 期 较 长 ： 用混合 轻 质 土… 作 为 填 土 材 料 取 代 常 规 填 土 是 一 种 理 想 的解 决 方 法 ． 土 与 聚 苯 乙 烯 （ｘａｄｄ 采 黏 ｅｐｎｅ ｐｌ ｔｅｅＥ ｓ颗粒混 合的轻 质土 （ｇｔｅ ｈ ｃ ｙＥＳｂａｓｓｉ 简称 Ｌ Ｅ ） 混 合轻 质 土 的 一种 ， ｏ ｓ ｒ ，Ｐ ） ｙｙ ｎ １ｈｗｉ ｔ ｌ ．Ｐ ｅｄ ｏ ， ｉ ｇ ａ ｌ Ｃ Ｓ是 由黏 性
EPS颗粒混合轻质土和粘土动强度特性的对比研究.
EPS颗粒混合轻质土和粘土动强度特性的对比研究
全部作者：
何奇宝
第1作者单位：
1.河海大学岩土工程水利部重点实验室；
2.河海大学岩土工程科学研究所
论文摘要：
通过室内动3轴试验研究了粘土与EPS颗粒混合的轻质土（LCES）以及粘土在动荷载作用下的强度特性。
试验结果表明，LCES的动强度随着水泥含量的增大而增大，当水泥含量达到10%以上，其动强度就超过粘土，而且随着EPS颗粒含量的增大而减小；EPS颗粒含量越大，水泥对LCES的动强度的影响越小；LCES和粘土的动强度都随着围压的增大而增大，粘土动强度比LCES的增幅略大。
关键词：
粘土；粘土与EPS颗粒混合的轻质土；动强度特性；对比研究 (浏览全文)
发表日期：
2006年12月31日
同行评议：
研究了不同围压下粘土和多种水泥含量、EPS 颗粒含量的LCES在循环荷载作用下的强度特性.混合轻质土是1种理想的填土材料。
粘土与EPS 颗粒混合的轻质土（LCES）是混合轻质土的1种，由粘性土、水泥、聚苯乙烯颗粒和水按照1定的比例混合搅拌而成，具有重量轻、直立性好、硬化成型快、强度可调节等特点，因此在国外岩土工程中已经得到了广泛的应用。
研究LCES 在动荷载作用下的力学特性有着非常重要的理论及实际意义。
本文通过室内动3轴试验研究不同配比的LCES 的动强度特性，找出其内在的规律，并与粘土的动强度特性进行比较，为LCES 的工程应用提供理论依据。
综合评价：
修改稿：
注：同行评议是由特聘的同行专家给出的评审意见，综合评价是综合专家对论文各要素的评议得出的数值，以1至5颗星显示。
细砂eps轻质混凝土的力学特征及其工程应用研究
细砂eps轻质混凝土的力学特征及其工程应用研究一、细砂EPS轻质混凝土的概述细砂EPS轻质混凝土是一种新型的轻质建筑材料，它是以水泥、砂、EPS颗粒等为主要原材料，通过混合、搅拌、浇筑等工艺制成的。
与传统混凝土相比，细砂EPS轻质混凝土具有重量轻、保温隔热、抗震性能好等优点。
近年来，随着人们对环保、节能等问题的关注度逐渐提高，细砂EPS轻质混凝土逐渐得到了广泛的应用和推广。
二、细砂EPS轻质混凝土的制备工艺细砂EPS轻质混凝土的制备工艺主要包括原材料配比、混合、搅拌和浇筑四个环节。
其中，原材料配比是关键。
一般来说，细砂EPS轻质混凝土的原材料配比为水泥：砂：EPS颗粒=1：2：4，水灰比为0.45。
在混合环节中，先将水泥和砂混合均匀，再加入EPS颗粒，用搅拌机搅拌至颗粒均匀分布。
最后，在浇筑环节中，将混合好的细砂EPS轻质混凝土倒入模具中，进行振实和养护。
三、细砂EPS轻质混凝土的力学特性1. 压缩强度细砂EPS轻质混凝土的压缩强度与其密度密切相关。
一般来说，细砂EPS轻质混凝土的密度在500kg/m³-1800kg/m³之间，其压缩强度在0.2MPa-10MPa之间。
当密度越大时，其压缩强度越高。
2. 拉伸强度细砂EPS轻质混凝土的拉伸强度较低，一般在0.2MPa以下。
这是由于轻质混凝土中的EPS颗粒对混凝土的力学性能有一定的影响。
3. 抗折强度细砂EPS轻质混凝土的抗折强度较高，一般在1.5MPa-5MPa之间。
这是由于其具有较好的抗震性能，能够有效地承受水平荷载。
4. 动态弹性模量细砂EPS轻质混凝土的动态弹性模量与其密度和压缩强度密切相关。
一般来说，密度越大，压缩强度越高，动态弹性模量也越高。
四、细砂EPS轻质混凝土的工程应用1. 墙体细砂EPS轻质混凝土具有良好的保温隔热性能，可以用于墙体的建造。
与传统的砖混结构相比，细砂EPS轻质混凝土墙体具有重量轻、隔声效果好等优点。
纤维EPS颗粒轻质土物理力学特性研究
纤维EPS颗粒轻质土物理力学特性研究因填土荷载过大或地基承载力不足,工程建设中易出现软基沉降、道路加宽差异沉降、挡土墙失稳等工程难题。
EPS(Expanded Polystyrene)颗粒轻质土轻质、高强,作为填土材料,可减轻上部填土荷载,为工程问题的解决提供一种新的技术手段;还可消纳废弃泡沫EPS,兼顾环境保护问题,其研究工作具有重要的现实意义。
EPS颗粒弹性好,与土的性质差异大,EPS颗粒轻质土的破坏具有松散破碎现象,表现为突然崩解的脆性破坏,制约了EPS颗粒轻质土的广泛应用,性能更佳的纤维EPS颗粒轻质土成为研究新方向和热点。
本文以改性聚丙烯纤维为加筋材料,制备了纤维EPS颗粒轻质土。
通过系列室内试验,对其物理力学特性进行了系统的研究。
主要内容包括:(1)纤维EPS颗粒轻质土的密度特性。
密度主要受EPS颗粒掺入比影响,EPS掺入比增大,密度非线性减小,调节密度最有效的措施是改变EPS颗粒掺入比。
建立了密度模型,通过试验验证了模型的合理性。
(2)纤维EPS颗粒轻质土的强度特性。
通过无侧限抗压强度试验,得到了EPS 和水泥掺入比是强度的主要影响因素,纤维掺量影响其次,最佳纤维掺量为0.3%;建立了强度经验公式。
(3)纤维EPS颗粒轻质土配合比设计方法。
在建立了密度、强度经验公式的基础上,提出了配合比设计方法;引入比强概念,提出了配合比方案优化方法。
(4)纤维EPS颗粒轻质土强度机理研究。
通过XRD(X射线衍射)试验、SEM(扫描电镜)试验,研究了轻质土的物质成分、内部结构特性,揭示了纤维EPS颗粒轻质土的强度机理。
(5)纤维EPS颗粒轻质土的变形特性。
(a)通过无侧限抗压强度试验,对比研究了无纤维轻质土和纤维轻质土的单轴应力-应变特性、破坏形态。
纤维增强了轻质土的整体性和韧性,改善了轻质土性能。
建立了变形模量与抗压强度的关系,分析了试样无侧限压缩破坏形态。
(b)通过固结试验,研究了纤维EPS颗粒轻质土的压缩特性。
动荷载下粘土与EPS颗粒混合轻质土的变形和强度特性试验研究的开题报告
动荷载下粘土与EPS颗粒混合轻质土的变形和强度特性试验研究的开题报告一、研究背景随着城市化进程的不断加速，建筑物的用地面积越来越小，使得地基的承载能力成为了一个日益突出的问题。
另一方面，全球性的环境保护意识不断提高，绿色、可持续、低碳的建筑理念也越来越受到人们的关注。
在此背景下，轻质土材料应运而生，具有良好的隔热、隔音、保温、防水等特性，且与传统混凝土相比，其轻质、抗震性能优良，且减少了原材料的消耗和施工难度等。
因此，轻质土在现代建筑和工程领域的应用前景十分广阔。
但是，轻质土的工程应用需要克服许多技术问题，如其强度和变形特性受到动荷载作用的影响比较明显。
在城市地下管道、道路、桥梁建设中，经常会遇到车辆荷载、地铁振动等动荷载作用，因此研究轻质土在动荷载作用下的变形和强度特性，具有重要的实际意义。
而粘土与EPS颗粒混合材料作为一种轻质土材料，其抗动荷载性能的研究也极具现实意义。
因此，本文旨在开展动荷载下粘土与EPS颗粒混合轻质土的变形和强度特性试验研究，为轻质土在动荷载作用下的应用提供理论支持。
二、研究内容1. 粘土与EPS颗粒混合轻质土制备2. 动荷载试验方案设计3. 动荷载作用下轻质土的变形特性试验4. 动荷载作用下轻质土的强度试验三、研究方法1. 粘土与EPS颗粒的物理、力学性质测试2. 轻质土试件的制备3. 动荷载试验设备的搭建4. 试验数据的分析与处理四、预期成果1. 揭示轻质土在动荷载作用下的变形和强度特性2. 探究不同EPS颗粒掺量对轻质土力学性能的影响3. 提出轻质土工程应用的指导和建议五、研究意义1. 为轻质土的应用提供理论支持2. 推进轻质土材料技术与工程实践的发展3. 促进绿色建筑理念的实现六、研究进度安排第一年：材料试验和参数确定第二年：试验设备搭建和预试验第三年：正式试验、数据分析第四年：研究结果的总结、论文撰写及答辩七、参考文献[1] li, ruixia. (2018) 水泥土轻质化改性材料配制及应用研究[J]. 新型建筑材料.[2] Zhang, P., Kuang, X., & Huang, M. (2019). Preparation and compressive property of lightweight cementitious composites containing fly ash and sewage sludge ash. Construction and Building Materials, 201, 586-594.[3] Qin, Y., Huang, X., Liu, N., & Liu, J. (2019). Experimental investigation of mechanical properties of eco-friendly polymer-expaned-waste-foam-based lightweight concrete. Composites Part B: Engineering, 172, 602-613.。
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EPS颗粒轻质混合土蠕变特性试验研究高洪梅;刘汉龙;刘金元【摘要】利用双联高压固结仪,采用分级加载和分别加载方式,对新型填土材料 EPS 颗粒轻质混合土的蠕变性进行了对比试验研究,并基于试验结果建立了压缩蠕变本构关系式.试验结果表明:EPS颗粒轻质混合土呈现衰减蠕变特性,不出现急剧流动阶段;压力越大,达到蠕变稳定的时间越长.由蠕变本构关系式计算的蠕变变形与试验数据对比表明,这种蠕变本构关系式总体上能够反映这种新型填土材料的蠕变特性,可应用于工程实践.【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(038)004【总页数】5页(P402-406)【关键词】EPS颗粒轻质混合土;分别加载;分级加载;陈氏叠加法;高压蠕变仪;蠕变模型【作者】高洪梅;刘汉龙;刘金元【作者单位】河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏,南京,210098;河海大学岩土工程科学研究所,江苏,南京,210098;河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏,南京,210098;河海大学岩土工程科学研究所,江苏,南京,210098;瑞尔森大学土木工程系,安大略,多伦多,M5B 2K3,加拿大【正文语种】中文【中图分类】TU443轻质混合土是基于材料本身的轻量性、易施工性以及可利用废旧EPS泡沫、弃土淤泥、工业废料等废弃物而开发研制的一种新型填土材料[1-3],它是由原料土、固化剂(如水泥、粉煤灰)、轻质材料及水混合而成的.发泡聚苯乙烯(expanded polystyrene)颗粒轻质混合土(简称EPS颗粒轻质混合土)组成中的轻质材料选用EPS颗粒,它是一种轻型高分子聚合物,在土工泡沫材料中应用最为广泛[4-5].EPS颗粒轻质混合土,在岩土工程性质方面具有许多优点[6-7],如轻量性、自立性、快硬性、流动性、强度与密度可调节性,有效利用废弃物而具有环保性.其工程应用也相当广泛.例如:用它作为软弱地基的路堤填土,可减小地基沉降;用它作为公路桥台与路堤间的填料,可缓解公路桥头跳车问题;其侧向土压力系数很小,可用于减轻对构造物的水平土压力;利用其流动性,可将其用于管道、涵洞等不规则形状结构处的填埋;利用其自立性,在用地相对紧张的城市公路拓宽工程中,将其用作拓宽路基填料,可节省放坡用地.国外,特别是日本,EPS颗粒轻质混合土的试验研究与工程应用都较多[8-9].而最近几年,EPS颗粒轻质混合土在国内工程实践中也收到了较好的效果[2].工程实践表明,岩土材料都具有较明显的流变特性,许多工程事故正是由于忽视了岩土材料的流变性而引发的.为此,Geuze等[10-11]对土体流变系统进行了研究,维亚洛夫等[12-15]从不同角度对土的蠕变性进行了研究.EPS颗粒轻质混合土作为一种新型的岩土材料,其蠕变性能还未见有人研究.笔者在高压固结蠕变试验的基础上,采用分级与分别加载方式,对比研究了EPS颗粒轻质混合土的蠕变特性,并根据分别加载试验结果,建立了该类土的单向压缩蠕变模型.1 试验方法试验在双联高压固结仪上进行,试样高2cm,面积30cm2.在试验过程中,温度控制在20～26℃之间.EPS颗粒轻质混合土由原料土、水泥、EPS颗粒和水混合而成.本着废物利用的原则,试验用原料土取宁波绕城高速西段地下2～2.5m深的工程弃土,为低液限黏土,其基本物理性质见表1.表1 原料土的基本物理性质Table1 Basic physical properties of soil含水率/% 天然密度/(g◦cm-3) 干密度/(g◦cm-3) 饱和度/% 孔隙比土粒相对密度液限/% 塑限/%56.9 1.65 1.05 98 1.59 2.72 42.4 25.3在制样之前将土烘干,再用橡胶锤敲成粉末.这样做的好处是[16]:制样过程中可以较为精确地控制试样含水率;土颗粒可以和水混合均匀,不至于在搅拌过程中形成土块,影响试样的质量.EPS颗粒可以采用废弃泡沫塑料粉碎片.由于时间与粉碎条件所限,采用了粒径为2～3mm的球粒,其堆积密度为0.019g/cm3,是土密度的1/80～1/100.水泥为325号普通硅酸盐水泥.水取自自来水.配比(均为与干土的质量比),轻质料为4%,水泥为10%,水为80%.将各材料按比例用感量为0.01g的电子天平称好.混合方法:先将干土和水混合搅拌均匀,直至拌和物中没有明显的土颗粒存在;再加入水泥拌和,直至拌和物中各处干稀均匀;最后加入EPS颗粒,使得每颗EPS颗粒都有水泥浆液包裹且在泥浆中分布均匀.调配好后,将混合物浆液分数次压入环刀内,要尽量填实,务必使试样均匀、密实、没有孔洞.试样采用无锡市锡仪建材仪器厂生产的恒温恒湿标准养护箱养护.养护温度(20±2)℃,相对湿度100%,养护龄期14d.室内蠕变试验按加载方式分为分别加载与分级加载2种[17].分级加载就是在同一试样上逐级加上不同的压力,即在某一级压力水平下让土样蠕变给定的时间,然后将压力水平提高到下一级的水平,直到所需的压力水平.但这种加载方式假定土体满足线性叠加原理,需要用包尔茨曼叠加原理叠加来获得完整的曲线,不能模拟土体的非线性特性,且获得的蠕变曲线是阶梯形的,不便于实际工程应用,还必须采用坐标平移法来获得和分别加载相似的曲线.分别加载就是对同一种土样的若干试样,在完全相同的仪器和完全相同的试验条件下,进行不同压力水平下的蠕变试验,从而得到不同压力水平下的蠕变曲线.从理论上说,分别加载方式能较好地符合蠕变试验所需的条件,且能直接得到蠕变全过程曲线.但由于试验仪器与条件的限制,到目前为止很少有人进行分别加载试验.笔者对EPS颗粒轻质混合土进行了分别与分级加载试验的对比.试验中所采用的土样为重塑混合样,相比原状土,比较容易保证试样性质相似.试验仪器为同一批双联高压固结仪.一组分别加载试验在同一时间段内完成,以保证相同的试验环境,尽量减小误差.加载压力分为25kPa,50 kPa,100kPa,200kPa,400kPa 5个等级.分级加载时,上一级压力下变形基本稳定时加下一级压力.稳定标准为连续2d变形保持不变.一组分级加载试验需要历时近2个月.2 试验结果及分析图1是试样在分别加载与分级加载下的变形-时间曲线.由分级加载试验曲线转化为分别加载试验曲线的方法有Boltzmann线性叠加法和陈氏叠加法2种[18].Boltzmann线性叠加法假设土体为线性流变体,但实际土体不能简单地视为线性流变体.陈氏叠加法优点在于,采用适当的试验技术与方法,用作图法建立真实变形过程的叠加关系,不论后效影响是线性的还是非线性的均可适用[19].本文分级加载试验曲线根据陈氏叠加法进行转化,转化后的蠕变试验曲线与分别加载蠕变曲线的对比如图2所示.图中S代表分别加载蠕变曲线,G代表由陈氏叠加法转化而成的分别加载蠕变曲线.图1 EPS颗粒轻质混合土的蠕变曲线Fig.1 Creep curves for light-weight EPS treated soil由图2可以看出,经陈氏叠加法转化后的试验曲线在一定程度上可以反映蠕变规律,但与实际情况仍有很大差别,低压力(25kPa,50kPa)下,两者差别不大,基本一致,而较高压力(100kPa,200kPa,400kPa)下,两者差别越来越大,表明应力历史的影响是不可忽略的,在前一级的压力下会使土硬化,相同压力下使得蠕变变形量大大减小.分级加载试验结果不管是Boltzmann线性叠加法还是更易反映真实变形过程的陈氏叠加法,都会与分别加载试验结果存在较大误差,所以,试验条件允许情况下应尽量采用分别加载方式.由图1(a)可以看出:(a)EPS颗粒轻质混合土具有蠕变特性,而且稳定时间随压力大小而变化,压力越大,达到稳定的时间越长,25kPa压力下达到稳定的时间为8 d,而400kPa压力下达到稳定的时间长达23d.(b)单向压缩蠕变形态为衰减蠕变,到达一定时间后会稳定到一个固定的值,没有出现第3阶段的急剧流动阶段.3 蠕变模型分别加载试验曲线排除了加载状态的影响,试验结果比较可靠[9],本文蠕变模型根据分别加载试验曲线来建立.将图1(a)中的变形时间关系表示在双对数坐标上,如图 3所示 .各试验曲线近似为直线,用直线拟合,相关系数为0.988～0.994.因此,在一定压力作用下,变形-时间的关系可表示为图2 陈氏叠加法转化后的蠕变曲线与分别加载蠕变曲线的对比Fig.2 Comparison between creep curves derived by Chen's superposition method and those from single-step creep tests即式中:t0——参考时间,可取t0=1d;δ(p,t)——压力p作用下t时刻的变形;δ(p,t0)——压力p作用下t0时刻的变形;t——时间;n——直线的斜率,与土的性质有关,对于同一配比的试样,由于各压力作用下的直线基本平行,所以可认为n为常数.图3 双对数坐标下的蠕变曲线Fig.3 Creep curves in double logarithmic coordinates等时曲线可由蠕变曲线得到,如图4所示.压力-变形关系接近于直线,可用直线关系进行拟合,相关系数均大于0.99.因此,在一定时刻t,土体的压力-变形关系可表示为式中:p0——参考压力,可取25kPa;δ(p0,t)——p0作用下t时刻的变形;k——拟合直线的斜率,对同一配比的试样,k随时间的增加略有增大,但变化不大,变化范围为0.02109～0.02289,所以可近似地认为k为常数.t=0时的变形假定为0.由式(2),(3)可以得到图4 EPS颗粒轻质混合土的等时曲线Fig.4 Isochrones of light-weight EPStreated soil式中:δ(p0,t0)——p0作用下t0时刻的变形,对同一种配比的试样来说是一个确定的值;n——双对数坐标下蠕变曲线的斜率.该模型只有n和k 2个参数.根据试验资料,EPS颗粒轻质混合土的参数n和k分别如表2和表3所示.根据本试验结果得到的蠕变关系表达式为δ(p0,t0)是压力为25kPa、时间为1d时的变形,其值为0.181.图5为模型模拟的蠕变曲线与试验结果的对比,可以看出本模型能够比较好地模拟EPS颗粒轻质混合土的蠕变特性,大部分压力下的拟合效果较好.200kPa压力下2种曲线有一定的差别,这是因为试验不可避免地存在一定误差,模型建立过程中的参数均使用平均值也会引起误差.表2 EPS颗粒轻质混合土的蠕变参数nTable2 Values of creep parameter n for light-weight EPS treated soil压力/kPa n值相关系数R 25 0.01995 0.994 50 0.01488 0.988 100 0.01003 0.993 200 0.01990 0.988 400 0.01258 0.993表3 EPS颗粒轻质混合土的蠕变参数kTable 3 Values of creep parameter k for light-weight EPS treated soilt/d k值相关系数R 1 0.02109 0.998 2 0.02205 0.996 4 0.02266 0.993 8 0.02289 0.9934 结论a.分级加载的试验曲线经过陈氏叠加法处理后,与分别加载试验曲线还会存在较大差距,在试验条件允许的情况下,要尽量采用分别加载方式.b.单向压缩蠕变形态为衰减蠕变,到达一定时间后会稳定到一个固定的值,没有出现第3阶段的急剧流动阶段.c.EPS颗粒轻质混合土具有蠕变特性,而且压力越大,蠕变变形达到稳定的时间越长.d.EPS颗粒轻质混合土的变形-时间关系可用幂函数来表示,而压力-变形关系可用直线关系来表示,根据试验结果建立的本构模型,在一定程度上可以较好地反映蠕变特性.e.总体来说,本文建立的模型可以较好地反映该材料的蠕变特性,个别压力下存在一定误差.该模型进一步改进后,可以更加真实地反映EPS颗粒轻质混合土的蠕变特性. 图5 蠕变试验结果与模型计算结果的对比Fig.5 Comparison between measured and predicted values参考文献:【相关文献】[1]刘汉龙,董金梅,高玉峰.轻质混合土技术开发与工程特性[J].岩土力学,2005,26(增刊1):13-16.(LIUHan-long,DONG Jinmei,GAO Yu-feng.Technical development and engineering characteristics of lightweight mixed soil[J].Rock and Soil Mechanics,2005,26(Sup 1):13-16.(in Chinese))[2]姬凤玲,朱伟,李明东.废弃泡沫塑料疏浚泥固化处理技术的研究[J].环境科学与技术,2004,27(5):69-77.(JI Feng-ling,ZHUWei,LIMing-dong.Solidification technique for disposal of scrap foam plastics and dredged silt[J].Environmental Science and Technology,2004,27(5):69-77.(in Chinese))[3]董金梅,刘汉龙,洪振舜,等.聚苯乙烯轻质混合土压缩变形特性的试验研究[J].岩土力学,2006,27(2):286-289.(DONG Jin-mei,LIUHan-long,HONG Zhen-shun,et al.Test study on compression and deformation behavior of light heterogeneous soil mixed with expandedpolystyrene[J].Rock and Soil Mechanics,2006,27(2):286-289.(in Chinese))[4]董金梅,刘汉龙,高玉峰,等.聚苯乙烯轻质混合土抗压强度特性的试验研究[J].岩土力学,2004,25(12):1964-1968.(DONG Jin-mei,LIU Han-long,GAO Yu-feng,et al.Study on compressive strength properties of light heterogeneous soil mixed with expanded polystyrene[J].Rock and Soil Mechanics,2004,25(12):1964-1968.(in Chinese))[5]刘汉龙,董金梅,周云东,等.聚苯乙烯轻质混合土物理力学特性的影响因素[J].岩土力学,2005,26(3):445-449.(LIUHanlong,DONG Jin-mei,ZHOUYun-dong,et al.Factors influencingon physico-mechanical properties of the light soil mixed polystyrene[J].Rock and Soil Mechanics,2005,26(3):445-449.(in Chinese))[6]刘汉龙,董金梅,周云东,等.聚苯乙烯轻质混合土应力-应变特性分析[J].岩土工程学报,2004,26(5):579-583.(LIUHanlong,DONG Jin-mei,ZHOU Yun-dong,et al.Study on the stress-strain characteristics of light heterogeneous soil mixed with expanded polystyrene[J].Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2004,26(5):579-583.(in Chinese))[7]TSUCHIDA T,PORBAHA A,YAMAME N.Development of a geomaterial from dredged bay mud[J].Journal of Materials in Civil Engineering,2001,13(2):152-160.[8]董金梅,刘汉龙,洪振舜,等.聚苯乙烯轻质混合土三轴压缩试验研究[J].河海大学学报:自然科学版,2005,33(1):99-103.(DONG Jin-mei,LIU Han-long,HONG Zhen-shun,et al.Study on properties of lightweight polystyrene heterogeneous soil with triaxial compressiontests[J].Journal of Hohai University:Natural Sciences,2005,33(1):99-103.(in Chinese)) [9]SATOH T,TSUCHIDA T,MITSUKURI K,et al.Field placingtest of lightweight treated soilunder seawater in kumamoto port[J].Soil and Foundations,2001,41(5):145-154. [10]GEUZEE CWA,TANTK.Themechanical behavior ofclays[C]//HARRISONVGW.Proceedingof the 2nd International Congress on Rheology.Britain:Academic Press,1954.[11]陈宗基.固结及次时间效应的单维问题[J].土木工程学报,1958,5(1):1-10.(CHEN Zong-ji.One-dimensional problems of consolidation and secondary time effects[J].China Civil Engineering Journal,1958,5(1):1-10.(in Chinese))[12]维亚洛夫C C.土力学的流变原理[M].杜余培,译.北京:科学出版社,1987.[13]SINGH A,MITCHELL J K.Closure general stress-strain-time function for soils[J].Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division,ASCE,1968,94(1):21-46.[14]TAVENAS F,LEROUEIL S,LA ROCHELLE P,et al.Creep behavior of an undisturbed lightly overconsolidated clay[J].Canadian Geotechnical Journal,1978,15:402-423.[15]MESRI G,FEBRES-CORDERO E,SHIELDS D R,et al.Shear stress-strain-time behavior of clays[J].Geotechnique,1981,31(4):537-552.[16]何稼.废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土基本特性试验研究[D].南京:河海大学,2008.[17]艾志雄,边秋璞,赵克全.岩土蠕变试验及应用简介[J].三峡大学学报:自然科学版,2006(6):518-521.(AI Zhi-xiong,BIAN Qiu-pu,ZHAO Ke-quan.Brief introduction to creep tests and their application to geomaterials[J].Journal of China Three Gorges University:Natural Sciences,2006(6):518-521.(in Chinese))[18]邓志斌.软黏土蠕变试验与本构模型辨识方法研究及应用[D].长沙:中南大学,2007.[19]刘雄.岩石流变学概论[M].北京:地质出版社,1994.。