浅论动荷载下粘土与eps颗粒混合轻质土的变形和强度特性试验研究

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1、河海大学博士学位论文动荷载下粘土与EPS颗粒混合轻质土的变形和强度特性试验研究姓名：黎冰申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：高玉峰20070601河海大学博i：学位论文：动荷载下私十ojEPS颗粒混合轻质十的变形和强度特性试验研究摘要粘土与EPS颗粒混合轻质土是一种新型的土工材料，它具有轻质、高强、自立性好、施工工期短、废物再生利用和环保等优点，因此具有广泛的工程应用前景。本文以淤泥质粘性土为原料土，EPS颗粒为轻质材料，水泥为固化材料，制备了粘土与EPS颗粒混合轻质土(Lightweightclay-EPSbe

2、adssoil，简称LCES)试样，通过室内动三轴试验系统地研究了动荷载作用下LCES的强度和变形特性，主要内容包括：(1)通过一系列的室内动三轴试验研究了LCES在动荷载作用下的变性特性，着重研究了固结压力、水泥掺量、EPS掺入比、试样养护龄期、加载次数以及振动频率的影响。试验结果表明，LCES的动应力应变骨干曲线形态符合双曲线；在相同的动应力作用下，LCES产生的动应变随着固结压力、水泥掺量、试样养护龄期和振动频率的增大而减小；在动应变相同的情况下，随着固结压力、水泥掺量、试样养护龄期和振动频率的增大，LCES的动

3、模量增大而阻尼比减小；随着加载次数的增大，LCES的动模量在开始阶段显著降低，然后趋于稳定，但当加载次数达到几百次时，动模量又有增大的趋势；不同EPS掺入比的LCES的动应力应变骨干曲线、动模量随应变变化曲线和阻尼比随应变变化曲线都发生了相交，交点前后EPS掺入比的大小对LCES动力变形特性的影响趋势是截然相反的，交点处的动应变值一般在O．5％～3．O％范围内变化，其大小与LCES的配比以及固结压力有关。与固结压力、水泥掺量以及试样养护龄期相比，EPS掺入比和振动频率对LCES的动力变形特性影响较小。(2)根据LCES

4、的动应力应变骨干曲线形态符合双曲线的特点，对其进行转换计算得到了各配比LCES的最大动剪切模量G。。在分析单一影响因素与LCES的G，。和口一之间的关系以及各影响因素之间的关系基础上，通过对所有试验点进行回归分析，得到了LCES的G。和p一的经验公式。(3)通过一系列的室内动三轴试验研究了LCES在动荷载作用下的强度特性．首先确定了压应变达到5％是适合LCES的动力破坏标准，然后着重研究了固结压力、水泥掺量、EPS掺入比、试样养护龄期以及振动频率的影响。试验结果表明，LeES的动强度随着圃结压力、水泥掺量、试样养护龄期

5、和振动频率的增大而增大，但固结压力对LCES动强度的影响程度随着水泥掺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。(4)在动荷载作用下，随着水泥掺量的增大，LCES的摩尔应力圆逐渐增大，跃过了原点。根据不同固结压力下摩尔圆的包络线得到了各配比LCES的动强度指标白和％。基于本次试验所有的动强度试验点，提出了LCES的动抗剪强度与破坏振次之间的经验关系式，并根据该关系式将LCES的动强度曲线进行了归一化。(5)引入了修正系数k，建立

6、了能够反映粘土与EPS颗粒混合轻质土动力特性的修Iii摘要正Hardin．Dmevich模型，给出了模型参数的确定方法，并对模型进行了验证，结果表明修正的Hardin—Dmevich模型能够反映LCES动力变形特性的基本规律。关键词：粘土与EPS颗粒混合轻质土；循环荷载；破坏标准；变形；强度；频率；最大动剪切模量：本构模型}ilf海大学博f：学位论文：动荷载下粘十勺EPS颗粒混合轻质十的变形和强度特性试验研究AbstractLi曲tweightelay-EPSbeadssoil(LCES)isanewgeotechni

7、calmaterial，whichislightinself-weight，highinstren昏handthereforehasthecapacityofself-standing．BesidestheadoptionofLCESreducesconstructiontimeandminimizesthepollutiontoenvironment．SOLCEShasextensiveprospectofapplicationingeotechnicalengineering．Inthispaper,theLCES

8、waspreparedbytreatingmuckyclaywitlIEPSbeadsandcement．andaseriesoflaboratorydynamictriaxialtestswerecarriedoutt0studythedynamicpropertiesofLCES．themaincontentsandconcl