一种直观观测EPS淤泥混合轻量土变形特征的装置的研究

摘 要 EPS淤泥混合轻量土作为一种超轻质的地基填料，在国外有较为广泛的应用。实践证明，EPS淤泥混合轻量土有着隔热性好、自重轻、自立性强等优良性能，对解决路基冻害、桥头跳车、路基失稳、新老路基拼接等问题有良好的处理效果。EPS作为一种新型轻质工程材料正日益受到工程界重视。然而由于EPS淤泥混合轻量土有着密度小，高孔隙比、强度低、灵敏度高、渗透系数小等特点，受力后随力大小时间作用变化复杂，使用传统方式测量误差较大。本研究针对这一现象设计了一种直观观测EPS淤泥混合轻量土变形特征的装置。

关键词 岩土工程 EPS淤泥混合轻量土 变形特征

目前，岩土工程领域中用于测量材料外力作用下形变量的方法众多，测量对象各异，缺乏一种单一有效的针对测量EPS淤泥混合轻量土变形特征的装置。EPS淤泥混合轻量土作为一种新型材料在外力作用下随力的大小，时间变化复杂运用传统方法进行测量误差大，不能作为实测参考，亟需一种专门针对测量EPS淤泥混合轻量土的装置。

一、传统测量方式的弊端

单杠杆式固结仪的缺点：（1）通过固定重量砝码向试样施加压力，压力施加稳定但容易受外界因素影响。（2）人工读数存在一定的人为误差。（3）人工施加砝码时有一定的冲击力，对试样有一定的扰动。（4）所有操作均在人工下进行，效率低下。（5）难以动态显示应力应变关系

二、工作原理

利用“计算――传感器―物理形变―传感器―计算机”信号传递的原理，运用计算机对施加的荷载进行动态控制，根据反馈的物理信号转化成的电信号进行数据处理，表示试样发生的应力应变关系。计算机软件系统可以对压力控制器进行控制，设定固结压力、自动纠正容器（包括土样）及其他附件的重量、启动固结、停止固结、数据交换等功能，可以对台固结仪的位移传感器进行标定，实时显示固结试验的数据和图表曲线，计算机软件系统可以联接电子天平，对土样盒称重，含水量密度计算。气压控制器由MCS单片机控制，可对固结仪设定同一固结压力，自动采集通道数据，实时将通道数据传递给计算机，实现自动控制。

三、技术指标

1、固结仪：出力0～12.6kN，出力精度：荷重≤500kPa，绝对误差≤？.0kPa；荷重>500kPa～3200kPa，相对误差≤？.0%。

2、土样面积 ：30cm2，50cm2。

3、调制压力控制范围：0～0.65MP。

四、仪器的基本结构

仪器主要由（1）加压传感器、（2）刚性玻璃护罩、（3）应变片组成。测量装置通过加压装置（1）加压传感器对（2）刚性玻璃护罩中放入的土样施压，（5）土样内部的（3）应变片会在土样变化的过程中也发生相应的变化。（3）应变片这一变化信号将会转变为电子信号在电子装置显示屏中显示出来，进而对岩土内部的应变，应力情况作出了解。通过加入土样中应变片的变化情况所转化成的电信号对土样内部的应力，应变情况作出了解。该装置结构简易，而且有很强的操作性，由所制作的机械结构通过应变片和电子装置联系起来，简单的信号转变即可得出所需的信息。

五、操作步骤

（1）根据工程需要切取原状土或制备所需湿度密度的扰动土样，制样要求按照GB/T50123-1999《土工试验方法标准》进行。（2）擦净环刀外壁、称环刀与土合重，精确至0.1g，并取环刀两面修下的土样测定其含水量。（3）取下固结容器套件，在固结容器内装上切土环刀（刀口向下），土样两端应贴上洁净而湿润的滤纸，再将导环置于固结容器中，然后放上透水石和传压板。安装好后，手拉传感器的测杆，将容器置于工作台正中。（4）检查压力是否在0.65～0.8MPa之间。（5）检查控制器和计算机之间的通信是否正常。（6）启动计算机软件，按计算机软件的要求操作。在采集（S）菜单中选择固结试验。（7）在使用的固结仪上点击开始试验键（不能在不使用的固结仪上点击开始试验），计算机语音提示固结试验开始。（8）固结试验自动按时间方法所规定的时间和荷重序列逐级加载，并按固结试验的要求记录数据，显示时间平方根曲线、时间对数曲线。

六、结论及建议

随着国家对于海洋权利的日益重视，海港以及填海工程的日益增加，解决软土地基中的一些突出问题也随之变得越来越迫切。EPS淤泥混合轻量土除在对开挖出的淤泥再利用的优点外，对解决软土地基中沉降不均匀等问题也有着突出效果。由此EPS淤泥混合轻量土的实用价值和应用范围逾显突出，加强对EPS淤泥混合轻量土的研究已经迫不及待。

本文涉及一种直观观测EPS淤泥混合轻量土土体变形情况装置。一种EPS淤泥混合轻量土试验专用压缩器。该装置结构简易，而且有很强的操作性，对于研究EPS淤泥混合轻量土变形特征有着较好的应用效果，能够解决在传统实验中出现的问题。

参考文献：

[1]冯永.黄河冲积平原郑州段EPS淤泥混合轻量土的抗压特性研究[J].

[2]土工试验方法标准（GB/50123-1999）[S].中国计划出版社，1999.

[3]卢廷浩.土力学[M].北京：高等教育出版社，2010.

（作者单位：河南工业大学土木建筑学院）