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1、材料与装备GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVol.12No.6EPS颗粒混合轻质土加载-卸载应力应变特性分析1122李晶,缪林昌,钟建驰,冯兆祥(1.东南大学岩土工程研究所,南京210096;2.江苏省长江大桥建设指挥部,南京210000)摘要为研究反复加载-卸载条件下EPS颗粒混合轻质土的应力应变特性,分析了EPS颗粒混合轻质土在反复加载-卸载条件下应力应变曲线随围压、水泥掺入比、土质的变化规律,并比较了反复加载-卸载条件下和单调加载条件下的应力应变曲线。结果表明,EPS颗粒混合轻质土反复加载-卸载条件下的应力应变曲线的包络线呈硬化型;EPS颗
2、粒混合轻质土在反复加载-卸载条件下的强度随着围压和水泥掺入比的增大而增大;在相同条件下,砂土EPS颗粒混合轻质土的强度比淤泥质土EPS颗粒混合轻质土的强度高;当围压较低时,砂土EPS颗粒混合轻质土的反复加载-卸载应力应变曲线失去记忆性,高于单调加载的应力应变曲线,体现了EPS颗粒混合轻质土的卸载体缩的性质,而当围压较高时,记忆性恢复,不同配比及围压下淤泥质土EPS颗粒混合轻质土在反复加载-卸载下的应力应变曲线基本上都具有记忆性,并且当反复加载-卸载次数较大时出现疲劳现象。关键词EPS颗粒混合轻质土反复加载-卸载应力应变特性中图分类号:TU449文献标识码:A文章编号:1
3、009-5098(2009)06-0070-04EPS颗粒混合轻质土作为一种新型的土工合成按照《公路土工试验规程》(JTJ051-93)中土材料,具有轻质、高强、变形适应性好等优点,国内外的工程分类的标准,该淤泥质土属于低液限黏土。已有许多学者对其单调加载条件下的力学特EPS颗粒为球粒,粒径为3～5mm,堆积密度为[1～15]-3性进行了较为深入的研究,而对其在反复加载01013g·cm,水泥作为固化剂,试验选用的是雨#-卸载条件下的力学特性则研究得较少。本文针对花牌325普通硅酸盐水泥,水为自来水。交通荷载的特点,通过室内反复加载-卸载三轴试制样时以原料土为基准,水泥
4、按占原料土的质验模拟研究不同条件下EPS颗粒混合轻质土在反量百分比加入,计算含水量时以原料土和水泥的合复加载-卸载下的应力应变特性,为工程设计提供干重为土颗粒重,EPS颗粒与原料土按体积比进行参考。配合。本次试验用的混合轻质土均为人工拌制,先将称好的原料土和水泥置于拌土盘中,用小平铲干1试样的制备拌1分钟左右,然后在混合料中央挖一个坑,将量取试样的原材料由砂土或淤泥质土,EPS颗粒,水的EPS颗粒和水倒入一部分,进行铲拌,1分钟后,和水泥组成。原料土取自镇江北崮湖沉积的淤泥质再按照同样的步骤将剩余的EPS颗粒和水倒入并土以及江边吹填的砂,其中吹填砂的细粒组(粒径小进行铲
5、拌(若一次性将EPS颗粒和水倒入,则水会于01074mm)含量小于5%,粒径大于01074mm的颗从坑内溢出,造成水的流失,铲拌时EPS颗粒也不粒含量为9812%,而粒径大于0125mm的颗粒含量容易被覆盖,从而不利于拌匀),再拌2～3分钟左为316%,属于细砂。Cu=1141,Cc=0169,为级配不右,即当EPS颗粒及水均匀分布于原料土中时为止良砂。淤泥质土的主要物理性质指标如表1所示。(砂性土容易做到,粘性土则易成团,EPS颗粒较难与原料土混匀,因此要加快铲拌速度和力度,尽可能表1淤泥质土的主要物理性质指标减少成团的现象)。按照相应配比的击实试验所得湿密度含水量/
6、%液限/%塑限/%液性指数塑性指数/g·cm-3到的最大干密度和最优含水量以及模具尺寸(直径52161117544122221971139211253191cm,高8cm)来控制质量,将拌制好的混合土分5层压入模具中(通过击实筒来实现),然后置于〔收稿日期〕2008-09-2470岩土工程界第12卷第6期材料与装备标准养护室中养护,24h后脱模,再放入标准养护室中养护,到设定龄期(14d)后进行试验。2试验方法本试验采用应变控制式常规三轴仪,对试样进行固结不排水反复加载-卸载三轴试验,固结围压取为50kPa、100kPa和150kPa,试样的配比如下:原料土与EPS颗粒
7、的体积比V(原料土)∶V(EPS)=1∶1,水泥掺入比aw=14%、16%、18%、20%,龄期T=14d。无平行试样。加-卸载次数为9次,卸载点应变分别为2%、3%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%。3试验结果及其分析311反复加载-卸载应力应变关系之间的比较从图1～图3可以看出,在同一轴向应变下,随着围压和水泥掺入比的增大,EPS颗粒混合轻质土的强度增大,砂土EPS颗粒混合轻质土的强度比相同条件下淤泥质土EPS颗粒混合轻质土的大。根据有关研究成果,混合轻质土的抗剪强度由凝聚分量、摩擦分量和剪胀分量组成,而在不排水条件下
