EPS淤泥混合土齡期對其強度影響的變化規律研究

摘 要 EPS淤泥混合土是由廢棄的發泡材料、淤泥通過人工合成的優質填土材料，本文結合試驗結果，采用灰色Verhulst模型、對數模型及指數模型分析了齡期對其強度的影響。

關鍵詞 EPS淤泥混合土 齡期 強度

中圖分類號：TU411 文獻標識碼：A

Change Laws of EPS Sludge Mixed Soil Age to its Intensity Impact

FENG Yong， PEI Yubin

（College of Civil and Architectural Engineering， He'nan University of Technology， Zhengzhou， He'nan 450001）

Abstract EPS sludge mixed soil is made of foam material waste， sludge quality through synthetic filling materials， this paper， experimental results using gray Verhulst model， the model number and the index model to analyze the impact of age on its strength.

Key words EPS sludge mixed soil； age； intensity

0 前言

EPS淤泥混合土是由廢棄的發泡材料、淤泥通過人工合成的優質填土材料，本文結合試驗結果，對其抗壓特性進行研究，重點分析了齡期對其強度的影響，并進行了變化規律擬合。

1 齡期對輕量土強度的影響及其變化規律的擬合

為了研究齡期對輕量土性能的影響，根據前期的試驗結果，選擇兩種不同的輕量土配合比，如表1所示。強度的室內試驗的間隔分別為1、3、7、14、28、60、90、120d。

表1 輕量土試驗配合比

根據輕量土的試驗方案，對不同齡期下的輕量土強度進行了無側限抗壓強度試驗，結果表明：

（1）輕量土的強度隨著齡期的增長而增大。在初期增長的較快，隨著齡期的增加，強度增大的幅度降低。

（2）不同配合比下，輕量土的強度隨著齡期的變化規律是一致的。但水泥摻量越小，其強度穩定得越快。配合比1的水泥摻量為10.6%，其強度在28天以后就趨于穩定，而配合比2的水泥摻量為18.6%，其強度在60天后趨于穩定。這說明水泥摻量越多，輕量土硬化的時間就越大，因此達到最大強度的時間就越長。

2 灰色Verhulst模型擬合

灰色 Verhulst 模型是在成長曲線的基礎上，結合灰色系統發展而來的，具有精度可靠，所需觀測數據少等優點。而且隨著試驗資料的不斷增加，預測模型還可不斷地更新、優化。因此為了能更好地對輕量土的長期強度進行預測，本項目采用灰色 Verhulst 模型。

= （1）

把式（1）離散化即得灰色 Verhulst 模型的時間響應式。（2）輕量土強度的實測值與灰色 Verhulst 模型預測值的對比。

圖1是輕量土配比1情況下的實測值與預測值的對比。由圖1可知，無論配比如何，輕量土強度的實測值與預測值比較接近，特別是對輕量土的后期強度預測值較高。

圖1 輕量土強度的實測值與預測值的對比（輕量土配合比1）

圖2 輕量土強度的實測值與對數預測值的對比（配合比1）

圖3 輕量土強度的實測值與對數預測值的對比（配合比2）

3 對數模型擬合

3.1 對數模型

假定輕量土的強度發展規律為對數曲線，即某一時刻的強度為： = + （2）

式中： —某時刻輕量土的強度；—對線曲線模型的擬合參數。

對數模型的擬合參數可通過基于最小二乘法的原理的計算程序計算得到。

3.2 輕量土強度的實測值與對數曲線預測值的對比

圖2及圖3分別是在不同輕量土配比情況下的實測值與預測值的對比。由圖2，圖3可知，無論配比如何，輕量土強度的實測值與預測值比較接近。最大的誤差不超過5.1%，能夠滿足實際工程的需要。與灰色Verhulst模型相比，對數曲線的預測值與實測值更為接近。

4 指數模型擬合

4.1 指數模型

假定輕量土的強度發展規律為指數曲線，即某一時刻的強度為： = （3）

式中： —某時刻輕量土的強度；—指數曲線模型的擬合參數。

指數曲線模型的擬合參數可通過基于最小二乘法的原理的計算程序計算得到。

4.2 輕量土強度的實測值與對數曲線預測值的對比

從表2來看，最大的誤差可達到30%，不能夠滿足實際工程的需要。因此采用指數模型對輕量土的強度進行預測是不合適的。

表2 輕量土強度的指數模型預測值與實測值的擬合表

5 結論

輕量土的強度隨著齡期的增長而增大。在初期增長的較快，隨著齡期的增加，強度增大的幅度降低。不同配合比下，輕量土的強度隨著齡期的變化規律是一致的。但水泥摻量越小，其強度穩定越快。輕量土強度隨齡期的變化規律可以采用灰色Verhulst模型。

感謝2013年鄭州市科技計劃項目“EPS淤泥再生混合輕量土技術與應用研究” 及鄭州市科技計劃項目（院士工作站建設計劃）（項目編號：131PYSGZ205）資助

參考文獻

[1] 姬鳳玲.淤泥泡沫塑料顆粒輕質混合土力學特性研究[D].南京：河海大學博士學位論文， 2005.

[2] 李永鴻.發泡顆粒混合輕量土物理力學性質初探[D].武漢：中國地質大學碩士學位論文， 2006.