本文選題：EPS顆粒輕質(zhì)土 + 纖維　； 參考：《中國地質(zhì)大學》2017年博士論文

【摘要】：因填土荷載過大或地基承載力不足,工程建設中易出現(xiàn)軟基沉降、道路加寬差異沉降、擋土墻失穩(wěn)等工程難題。EPS(Expanded Polystyrene)顆粒輕質(zhì)土輕質(zhì)、高強,作為填土材料,可減輕上部填土荷載,為工程問題的解決提供一種新的技術手段;還可消納廢棄泡沫EPS,兼顧環(huán)境保護問題,其研究工作具有重要的現(xiàn)實意義。EPS顆粒彈性好,與土的性質(zhì)差異大,EPS顆粒輕質(zhì)土的破壞具有松散破碎現(xiàn)象,表現(xiàn)為突然崩解的脆性破壞,制約了EPS顆粒輕質(zhì)土的廣泛應用,性能更佳的纖維EPS顆粒輕質(zhì)土成為研究新方向和熱點。本文以改性聚丙烯纖維為加筋材料,制備了纖維EPS顆粒輕質(zhì)土。通過系列室內(nèi)試驗,對其物理力學特性進行了系統(tǒng)的研究。主要內(nèi)容包括:(1)纖維EPS顆粒輕質(zhì)土的密度特性。密度主要受EPS顆粒摻入比影響,EPS摻入比增大,密度非線性減小,調(diào)節(jié)密度最有效的措施是改變EPS顆粒摻入比。建立了密度模型,通過試驗驗證了模型的合理性。(2)纖維EPS顆粒輕質(zhì)土的強度特性。通過無側限抗壓強度試驗,得到了EPS和水泥摻入比是強度的主要影響因素,纖維摻量影響其次,最佳纖維摻量為0.3%;建立了強度經(jīng)驗公式。(3)纖維EPS顆粒輕質(zhì)土配合比設計方法。在建立了密度、強度經(jīng)驗公式的基礎上,提出了配合比設計方法;引入比強概念,提出了配合比方案優(yōu)化方法。(4)纖維EPS顆粒輕質(zhì)土強度機理研究。通過XRD(X射線衍射)試驗、SEM(掃描電鏡)試驗,研究了輕質(zhì)土的物質(zhì)成分、內(nèi)部結構特性,揭示了纖維EPS顆粒輕質(zhì)土的強度機理。(5)纖維EPS顆粒輕質(zhì)土的變形特性。(a)通過無側限抗壓強度試驗,對比研究了無纖維輕質(zhì)土和纖維輕質(zhì)土的單軸應力-應變特性、破壞形態(tài)。纖維增強了輕質(zhì)土的整體性和韌性,改善了輕質(zhì)土性能。建立了變形模量與抗壓強度的關系,分析了試樣無側限壓縮破壞形態(tài)。(b)通過固結試驗,研究了纖維EPS顆粒輕質(zhì)土的壓縮特性。探討了固結理論常規(guī)分析方法引用到輕質(zhì)土上的合理性,提出e-p曲線、e-logp曲線不適合描述纖維EPS顆粒輕質(zhì)土,用ε-p曲線、ε-logp來代替。提出纖維EPS顆粒輕質(zhì)土是一種結構性土,壓力小于結構屈服應力時,壓縮性很小。分析了結構屈服應力Py、壓縮模量Es1-2的變化規(guī)律,探討了沉降-時間關系。(c)通過三軸固結不排水(CU)試驗,研究了纖維EPS顆粒輕質(zhì)土的應力-應變-孔壓特性。應力-應變關系有應變硬化、應變軟化兩種類型,取決于試樣內(nèi)部膠結結構與圍壓,配比是內(nèi)因,圍壓是外因�？紫端畨毫σ才c試樣內(nèi)部膠結結構、圍壓密切相關;分析了孔壓系數(shù)的變化規(guī)律。(d)通過三軸固結排水(CD)試驗,研究了纖維EPS顆粒輕質(zhì)土的應力-應變-體變特性。與三軸CU試驗一樣,應力-應變關系也有硬化與軟化兩種類型,體變分為剪脹、剪縮,與試樣內(nèi)部膠結結構與圍壓密切相關。(6)纖維EPS顆粒輕質(zhì)土抗剪強度特性。通過三軸CU試驗、三軸CD試驗,系統(tǒng)研究了纖維EPS顆粒輕質(zhì)土的破壞取值標準、強度包線、強度參數(shù)、破壞形態(tài)。分析了破壞取值標準,強度參數(shù)與配比之間的關系。(7)纖維EPS顆粒輕質(zhì)土本構特性的研究。提取了纖維EPS顆粒輕質(zhì)土的Duncan-Chang模型參數(shù),計算出應力-應變-體變特性的理論曲線,與實測值進行對比,驗證了Duncan-Chang本構模型分析纖維EPS顆粒輕質(zhì)土具有一定的適用性。本文主要創(chuàng)新點:(1)在建立了密度、強度經(jīng)驗公式的基礎上,提出了配合比設計方法及優(yōu)化方法。(2)研究了纖維EPS顆粒輕質(zhì)土的微觀特性,揭示了強度機理。(3)系統(tǒng)研究了纖維EPS顆粒輕質(zhì)土宏觀力學特性及規(guī)律。
[Abstract]:EPS ( EPS ) particles are made of lightweight and high - strength , which is a new technical means to solve the problems of soft foundation settlement , widening of road widening , loss of retaining wall and so on . ( 4 ) The strength mechanism of lightweight soil EPS particles is studied by XRD ( X - ray diffraction ) test and SEM ( scanning electron microscope ) test . ( 6 ) The characteristics of shear strength of lightweight soil EPS particles are studied by three - axis CU test and three - axis CD test .
【學位授予單位】：中國地質(zhì)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU43

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本文編號：1929732