黄河冲积平原郑州段EPS淤泥混合轻量土的抗压特性研究

冯永

摘 要：EPS混合土技术是把用淤泥作为原料土，通过添加废弃的发泡聚苯乙烯EPS、固化剂，混合拌制而成具有一定强度、轻质的人工合成填料，是一种废料再生资源化技术，通过对黄河冲积平原亚粘土砂土为主且有部分淤泥质、软流塑土体进行地基处理，文章主要以其抗压特性为研究重点，对今后在该地区类似工程具有借鉴意义。

关键词：黄河冲积平原；EPS淤泥混合轻量土；抗压特性

中图分类号：TU455 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）29-0156-02

1 工程概况

107国道是连接北京和广州的南北大动脉，纵贯河南南北，经过省会郑州，也是中原地区贯通南北的重要公路干线，是全省最重要的公路运输大动脉，它对加强南北的经济联系，促进河南省的经济发展有着重要意义。由于郑州市的发展，特别是郑东新区的建设，原来的107国道位于郑州市的中心区域，国道和市区道路的交叉使用，带来了极大的交通隐患，为缓解目前107国道交通的紧张状况，充分发挥郑州的交通优势，建立高效便捷的快速交通体系，拟在郑州东四环改建107国道。该路的修建将进一步改善河南省的路网布局和投资环境，对中原地区尤其是郑州经济的快速发展，加快郑州市特别是郑东新区的建设步伐有重要的意义。

107国道郑州段改建工程的路段地貌单元属于黄河冲积平原、郑州东部黄泛区，地形平坦、开阔，地表广泛覆盖第四系的亚粘土、亚砂土和砂层，地下水位高，地势低洼。该路段穿越惠济、金水区、郑东新区、新郑港区、中牟。惠济、金水区有大面积的鱼塘，新郑段主要是粉砂土，另外还有桥段、涵洞，地质情况非常复杂。

EPS混合土技术是把用淤泥作为原料土，通过添加废弃的发泡聚苯乙烯EPS、固化剂，混合拌制而成具有一定强度、轻质的人工合成填料，是一种废料再生资源化技术，通过对黄河冲积平原亚粘土砂土为主且有部分淤泥质、软流塑土体进行地基处理，对今后在该地区类似工程具有借鉴意义，这是本研究的又一意义所在。

2 土层分布与特征

研究区土层根据其时代特征、成因类型及土层的物理力学性质，可分为6大层：①吹填土：层底标高5.24～2.84 m，主要成分为粉砂与粉土。大部为陆域土层。厚度不一，较均匀。②1淤质粉质粘土（Q42 m）：海相沉积土层，灰色与黄灰色，局部灰黑色，饱和，无层理，砂粘混合，大部为淤质粉质粘土，其次淤泥质粘土与粉质粘土，见少量碎贝壳，含有机质。软塑～流塑状态，高压缩性连续分布土层。②2淤泥（Q42 m）：湖相沉积土层，层底标高-6.54～-10.22 m，黄灰色，饱和，均匀，主要为淤泥，夹有淤泥质粘土，含有机质。见粉点与粉脉，流塑状态，高压缩性土层，连续分布土层。③淤泥质粘土（Q42 m）：湖相沉积土层，层底标高-12.16～-13.82 m，灰色，饱和，无层理，均匀淤泥质粘土，软塑～流塑状态，高压缩性土层，分布均匀。④粉质粘土（Q41al）：沼泽相沉积土层，层底标高-14.81～-22.23 m，浅灰色，灰绿色，灰黑色，灰黄色，饱和，局部见粉土，夹有钙核。标贯击数平均7.89击，为可塑状态，中压缩性土层。层底标高起伏较大，顶部约1.0 m含贝壳较多。⑤粉土（Q3eal）：陆相沉积土层，层底标高-24.51～-32.81 m，浅灰色，均匀粉土，标贯击数平均36.49击，为密实状态连续分布土层。⑥粉砂（Q3 dm）：揭露标高-43.1 m，灰色与灰黄色，均匀粉砂，局部见粉土与粉质粘土，夹有粘团，见粘脉，标贯击数平均60.99击，为极密实状态土层。

3 抗压强度特性研究

EPS混合土强度受混合土中水泥掺入比、EPS 掺入量、密度和含水量等因素制约，它们之间的相互作用构成了混合轻量土强度的复杂性。

3.1 EPS颗粒含量对轻量土强度的影响

水泥作为混合轻量土的一个重要组成部分，最直观的作用就是增加强度。

由图1可知，抗压强度与EPS掺量近似呈双曲线关系。随着EPS掺量的增加，混合轻量土强度降低的趋势较明显。而水泥掺量越高，抗压强度—EPS掺量曲线越陡，说明变化幅度越大。

3.2 水泥掺入比对轻量土强度的影响

由图2知，随着水泥掺量的增加，混合轻量土的的强度呈现较大增长的趋势。当水泥掺量小于13%，轻量土的强度随着水泥掺量的增大而增长较快，当水泥掺量大于13%时，轻量土的强度随着水泥掺量的增大仅略有升高，强度增加的幅度放缓。

因此，水泥掺量对轻量土的强度影响与EPS的含量有关。当EPS掺量较小时，水泥掺量对轻量土的强度影响较大，是影响强度的主要因素；当EPS掺量超过某一临界值时，水泥掺量的增加对轻量土的强度增加作用有限。

3.3 含水量对轻量土强度的影响

由图3可知，在含水量较小时，轻量土的强度随水的掺量比增加而增加，但水的掺量达到某一临界值时，轻量土的强度变化较小。

3.4 击实能量对轻量土强度的影响

由图4可知，轻量土的强度在击实能较小时随击实能的增加而增加，但击实能达到某一临界值时，强度反而降低，但降低幅度不大。总的变化较小，约为0.14 MPa。

4 结 论

EPS淤泥混合轻量土的强度随EPS掺量比的增加而减少，大致呈双曲线递减规律变化。EPS的含量越多对强度的影响较大，是重要影响因素。当EPS掺量较小时，水泥掺量对轻量土的强度影响较大，是影响强度的主要因素，当EPS掺量超过某一临界值时，水泥掺量对轻量土的强度增加作用有限。

参考文献：

[1] 董金梅.聚苯乙烯轻质混合土工程特性的试验研究[D].南京：河海大学，2005.

[2] 姬凤玲.淤泥泡沫塑料颗粒轻质混合土力学特性研究[D].南京：河海大学，2005.

[3] 李永鸿.发泡颗粒混合轻量土物理力学性质初探[D].武汉：中国地质大学，2006.

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