动荷载下EPS颗粒混合轻量土的动强度特性试验研究

发布时间：2020-07-22 12:35

【摘要】：轻量土是指由原料土、轻质材料、固化剂和水按照一定的配比混合而成的土工材料。原料土选用砂土、粘土或建筑工程废土;水选用自来水或无污染的江河水;轻质材料目前应用较多的是发泡剂以及塑料颗粒;固化剂一般选用水泥。在这些原料的共同作用下,轻量土具有环保、轻质、强度高、可塑性强、密度与强度可调节以及隔热性好的特点,具有广泛的工程应用前景。在实际应用中,轻量土作为填土材料主要应用于公路工程,必然会受到交通、地震等动荷载作用。目前关于轻量土研究主要集中于制备方法以及原材料对其强度、变形以及渗透性等方面的影响,相关动力特性方面的研究较少。本文选取陕西扶风地区黄土作为原料土、聚苯乙烯(expanded polystyrene,简称EPS)颗粒作为轻质材料、水泥为固化剂制备了EPS颗粒混合轻量土,利用无侧限抗压仪器、SDT-20型微型控制电液伺服土动三轴仪,主要研究了EPS颗粒掺入比、水泥掺入比和养护龄期等因素对EPS颗粒混合轻量土密度特性、无侧限抗压强度特性以及动强度特性的影响,进行的工作和得出的结论如下:(1)对不同配比EPS颗粒混合轻量土的密度进行统计分析,试验制备的EPS颗粒混合轻量土密度在0.60g/cm~3~1.50g/cm~3范围之间,其中EPS颗粒掺入比对EPS颗粒混合轻量土密度影响最大,水泥掺入比对EPS颗粒混合轻量土密度的影响较小,养护龄期对密度几乎没有影响。(2)试验制备的EPS颗粒混合轻量土无侧限抗压强度在103.2kPa~1359.0kPa范围之间。当其它因素固定时,EPS颗粒混合轻量土的无侧限抗压强度随着EPS颗粒掺入比的增大而减小,随着养护龄期和水泥掺入比的增大而增大,其中无侧限抗压强度与水泥掺入比的关系可用q_u(28)k a_c(10)b表示。(3)EPS颗粒混合轻量土内部孔隙比较发达因此无法饱和,而且在动荷载作用下动应变随着振动次数的增加未出现突变现象。另外随着振动次数的增加,EPS颗粒混合轻量土产生的压应变逐渐大于拉应变,表现出明显的偏压现象。结合试验现象以及ε_d~N曲线,选择5%压应变作为EPS颗粒混合轻量土的破坏标准。(4)EPS颗粒混合轻量土的动强度随固结围压和水泥掺入比的增大而呈增大趋势,随EPS颗粒掺入比的增大而减小。与重塑黄土动强度相比较,固结围压对EPS颗粒混合轻量土动强度的影响程度较小,而且不同配比EPS颗粒混合轻量土的动强度均有一定程度提高,增大幅度为20.8%~247.5%。(5)根据不同固结围压下莫尔圆的包络线得到了不同配比下EPS颗粒混合轻量土的动强度参数c_d和υ_d,水泥掺入比和EPS颗粒掺入比对EPS颗粒混合轻量土动强度参数均有较大的影响。随着振动次数的增大,EPS颗粒混合轻量土的动黏聚力减小,动内摩擦角基本不变,υ_d~N曲线呈水平线。c_d和υ_d均可以用对数方程进行回归拟合。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU41
【图文】：

聚苯乙烯,颗粒

第二章试验材料和方法和试样制备混合轻量土是由黄土、EPS 颗粒、水泥和水混合搅拌陕西扶风，取土深度 8~10m，呈黄褐色，属 Q3黄土1 所示。所用 EPS 颗粒为球粒状，如图 2-1 所示，粒 g/cm3，纯颗粒密度 0.0137g/cm3。固化剂采用盾石牌等级 32.5。试验用水选用自来水。表 2-1 陕西扶风地区黄土的物理性质Table 2-1 Physical properties of Fufeng loess in Shaanxi area比重Gs天然含水率w/%塑限wp/%液限wL/ %塑性指数Ip液性2.72 19.75 20.95 33.72 12.77 0

流程图,颗粒混合,流程图,水泥

第二章试验材料和方法 13土质量。2) 量筒：量程为 100ml 和 50ml 的量筒各一个。主要称量水的体积。3) 模具：直径为 39.1mm，高为 80mm 的三瓣膜若干个。4) 调土刀：一把。5) 玻璃片：尺寸不小于 75mm 的正方形玻璃片若干个。6) 养护箱：YH-40B 标准养护箱，24h 恒温，温度（20±2）℃，湿度≥95%。（2）试样制备及养护在制备试样时，如图 2-2 所示，按照试样配比要求称量相应质量的原料土、EPS 颗粒、水泥和水，依次按照黄土、水泥、水、EPS 颗粒顺序放入容器中。具体操作为：先把黄土和水泥倒进盆中，然后用调土刀进行搅拌，搅拌时间不少于 5min，使黄土和水泥均匀混合；然后再把水倒入，用调土刀进行搅拌，搅拌时间不少于 5min；最后将 EPS颗粒倒入盆中，用调土刀进行搅拌，使混合土中的原料均匀混合，在搅拌过程中注意防止 EPS 颗粒溅出，而且搅拌均匀后应立即装样，防止水分流失。

压力室,材料检测,附属部分,液压油源

2.2.2 动三轴试验2.2.2.1 试验仪器介绍本试验使用由西安力创材料检测技术有限公司生产的 STD-20型微机控制双向激振电液伺服式动态三轴试验机上进行，如图 2-4 所示。该仪器主要有主要由五部分组成：计算机控制部分、压力室、压力及加载系统、汽和水施加管路系统、附属部分，其工作原理图如图 2-5 所示。(a) 压力室及汽、水管路阀门（b）液压油源

【参考文献】