一種直觀觀測EPS淤泥混合輕量土變形特征的裝置的研究

摘 要 EPS淤泥混合輕量土作為一種超輕質的地基填料，在國外有較為廣泛的應用。實踐證明，EPS淤泥混合輕量土有著隔熱性好、自重輕、自立性強等優良性能，對解決路基凍害、橋頭跳車、路基失穩、新老路基拼接等問題有良好的處理效果。EPS作為一種新型輕質工程材料正日益受到工程界重視。然而由于EPS淤泥混合輕量土有著密度小，高孔隙比、強度低、靈敏度高、滲透系數小等特點，受力后隨力大小時間作用變化復雜，使用傳統方式測量誤差較大。本研究針對這一現象設計了一種直觀觀測EPS淤泥混合輕量土變形特征的裝置。

關鍵詞 巖土工程 EPS淤泥混合輕量土 變形特征

目前，巖土工程領域中用于測量材料外力作用下形變量的方法眾多，測量對象各異，缺乏一種單一有效的針對測量EPS淤泥混合輕量土變形特征的裝置。EPS淤泥混合輕量土作為一種新型材料在外力作用下隨力的大小，時間變化復雜運用傳統方法進行測量誤差大，不能作為實測參考，亟需一種專門針對測量EPS淤泥混合輕量土的裝置。

一、傳統測量方式的弊端

單杠桿式固結儀的缺點：（1）通過固定重量砝碼向試樣施加壓力，壓力施加穩定但容易受外界因素影響。（2）人工讀數存在一定的人為誤差。（3）人工施加砝碼時有一定的沖擊力，對試樣有一定的擾動。（4）所有操作均在人工下進行，效率低下。（5）難以動態顯示應力應變關系

二、工作原理

利用“計算——傳感器—物理形變—傳感器—計算機”信號傳遞的原理，運用計算機對施加的荷載進行動態控制，根據反饋的物理信號轉化成的電信號進行數據處理，表示試樣發生的應力應變關系。計算機軟件系統可以對壓力控制器進行控制，設定固結壓力、自動糾正容器（包括土樣）及其他附件的重量、啟動固結、停止固結、數據交換等功能，可以對臺固結儀的位移傳感器進行標定，實時顯示固結試驗的數據和圖表曲線，計算機軟件系統可以聯接電子天平，對土樣盒稱重，含水量密度計算。氣壓控制器由MCS單片機控制，可對固結儀設定同一固結壓力，自動采集通道數據，實時將通道數據傳遞給計算機，實現自動控制。

三、技術指標

1、固結儀：出力0～12.6kN，出力精度：荷重≤500kPa，絕對誤差≤€？.0kPa；荷重>500kPa～3200kPa，相對誤差≤€？.0%。

2、土樣面積 ：30cm2，50cm2。

3、調制壓力控制范圍：0～0.65MP。

四、儀器的基本結構

儀器主要由（1）加壓傳感器、（2）剛性玻璃護罩、（3）應變片組成。測量裝置通過加壓裝置（1）加壓傳感器對（2）剛性玻璃護罩中放入的土樣施壓，（5）土樣內部的（3）應變片會在土樣變化的過程中也發生相應的變化。（3）應變片這一變化信號將會轉變為電子信號在電子裝置顯示屏中顯示出來，進而對巖土內部的應變，應力情況作出了解。通過加入土樣中應變片的變化情況所轉化成的電信號對土樣內部的應力，應變情況作出了解。該裝置結構簡易，而且有很強的操作性，由所制作的機械結構通過應變片和電子裝置聯系起來，簡單的信號轉變即可得出所需的信息。

五、操作步驟

（1）根據工程需要切取原狀土或制備所需濕度密度的擾動土樣，制樣要求按照GB/T50123-1999《土工試驗方法標準》進行。（2）擦凈環刀外壁、稱環刀與土合重，精確至0.1g，并取環刀兩面修下的土樣測定其含水量。（3）取下固結容器套件，在固結容器內裝上切土環刀（刀口向下），土樣兩端應貼上潔凈而濕潤的濾紙，再將導環置于固結容器中，然后放上透水石和傳壓板。安裝好后，手拉傳感器的測桿，將容器置于工作臺正中。（4）檢查壓力是否在0.65～0.8MPa之間。（5）檢查控制器和計算機之間的通信是否正常。（6）啟動計算機軟件，按計算機軟件的要求操作。在采集（S）菜單中選擇固結試驗。（7）在使用的固結儀上點擊開始試驗鍵（不能在不使用的固結儀上點擊開始試驗），計算機語音提示固結試驗開始。（8）固結試驗自動按時間方法所規定的時間和荷重序列逐級加載，并按固結試驗的要求記錄數據，顯示時間平方根曲線、時間對數曲線。

六、結論及建議

隨著國家對于海洋權利的日益重視，海港以及填海工程的日益增加，解決軟土地基中的一些突出問題也隨之變得越來越迫切。EPS淤泥混合輕量土除在對開挖出的淤泥再利用的優點外，對解決軟土地基中沉降不均勻等問題也有著突出效果。由此EPS淤泥混合輕量土的實用價值和應用范圍逾顯突出，加強對EPS淤泥混合輕量土的研究已經迫不及待。

本文涉及一種直觀觀測EPS淤泥混合輕量土土體變形情況裝置。一種EPS淤泥混合輕量土試驗專用壓縮器。該裝置結構簡易，而且有很強的操作性，對于研究EPS淤泥混合輕量土變形特征有著較好的應用效果，能夠解決在傳統實驗中出現的問題。

參考文獻：

[1]馮永.黃河沖積平原鄭州段EPS淤泥混合輕量土的抗壓特性研究[J].

[2]土工試驗方法標準（GB/50123-1999）[S].中國計劃出版社，1999.

[3]盧廷浩.土力學[M].北京：高等教育出版社，2010.

（作者單位：河南工業大學土木建筑學院）