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《河海大学》 2007年
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砂土与EPS颗粒混合的轻质土(LSES)动力特性的试验研究

王庶懋  
【摘要】: 砂土与EPS颗粒混合的轻质土(LSES)是以砂土为原料土,以水泥为固化材料,EPS颗粒为轻质材料的一种新型土工材料,将几种组分按照不同配比进行混合、加水搅拌、压实后就可以得到不同特性的LSES,它在实际应用中不可避免地会受到动荷载作用,对其进行动力变形及强度特性的研究具有重要意义,本文的主要工作有如下内容: 一、LSES的基本特性 (1)探讨了在室内制备LSES试样的方法,并分析了其硬化机理。通过医用CT扫描设备研究了不同配比LSES的细观结构特点,认为LSES是一种结构性土工材料,并分析影响其原生结构性的主要因素; 二、LSES的动变形特性 (2)利用多功能三轴仪对EPS块体以及不同配比的LSES进行了室内动三轴试验,得到了LSES的动应力-应变关系。分析了水泥掺量、EPS颗粒含量、围压、循环次数对LSES模量衰减特性的影响,并根据EPS块体的动变形性状探讨了EPS的性质对LSES动变形特性的影响; (3)根据LSES模量衰减曲线的特点,提出了LSES中临界循环应力比的概念,据此将LSES的模量衰减特性分为平缓型和陡降型。通过分析大量的试验数据,建立了统一的剪切模量衰减经验公式,定量地反映了围压、循环应力比、循环次数、剪应变等因素对动剪切模量的影响,并给出了该经验公式在不同配比下的LSES的参数; 三、LSES的动强度特性 (4)基于LSES在动荷载下的应变增长曲线,得到了以应变表达的LSES动力破坏指标,并分析了影响其大小的主要因素。通过LSES的动强度试验,研究了水泥掺量、EPS颗粒含量、围压等因素对LSES动强度曲线的影响; (5)利用几何方法,分析了LSES陡降型模量衰减曲线,并结合模量衰减经验公式,得到了动强度N_f的经验表达式,继而研究了LSES的动摩尔圆及动强度包线特征,得到了不同配比的LSES在特定破坏周数下的动强度指标; (6)通过分析LSES中各组分的特性,指出了LSES与常规非饱和土在受力特点上的差异,由此探讨了LSES的动强度理论。 四、动荷载下LSES的结构变化特性 (7)详细讨论了LSES的结构性理论。结合动三轴试验和CT扫描试验,分析了LSES在动荷载作用下的细观结构变化特点,并通过比较细观结构状态参数和总观状态参数,全面分析了LSES的动变形及强度机理。
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