随着资源的短缺和人们环境意识的增强,疏浚淤泥的再生资源化处理方法,在国际上得到了越来越广泛的关注和认可。轻量化处理方法是其中的一种方法。 轻量化处理方法是指在疏浚淤泥中添加固化材料和轻质材料,将其转化成为新型土工材料—轻质混合土的处理方法。按照所添加的轻质材料的不同,有两种类型的轻质混合土:即泡沫塑料颗粒轻质混合土和气泡轻质混合土。这两种新型轻质土工材料具有轻质、高强、自立性好、施工工期短及废物再生利用和环境保护的优点,因此在工程中具有极广泛的应用前景。但这项研究在我国尚处于起步阶段,急需有人去开展这方面的研究。本文以水泥为固化材料,泡沫塑料颗粒为轻质材料,制备了淤泥泡沫塑料颗粒轻质混合土,在室内试验的基础上,对其力学特性进行了以下几个方面的研究: (1) 轻质混合土配方公式的研究。通过密度试验及无侧限抗压强度试验,得到了影响轻质混合土试样密度及强度的因素:密度主要受到EPS颗粒添加量的影响;强度的主要影响因素有水泥添加量、泡沫塑料颗粒添加量、试样养护龄期。在此基础上,建立了轻质混合土的适合工程应用的配方公式,并探讨了配方公式的适用范围。 (2) 轻质混合土微细观特征的研究。通过扫描电镜研究了淤泥、淤泥固化土和轻质混合土的微结构。从微观上讨论了淤泥泡沫塑料颗粒轻质混合土的强度机理。在轴向加载的条件下,轻质混合土试样内部微裂纹产生、扩展、延伸的细观研究表明,轻质混合土微裂纹的发生是从EPS颗粒与固化土的结合面处开始的,在此基础上讨论了轻质混合土的细观变形破坏机理。 (3) 轻质混合土变形特性的研究。通过各向等压压缩试验、直剪试验、固结不排水剪切试验、固结排水剪切试验,对轻质混合土的变形特性及其影响因素进行了研究。轻质混合土变形特性的主要影响因素为:轻质混合土试样的胶结结构强度及试验所选择的围压的大小。这二者的不同组合使轻质混合土有不同的变形特性。其中轻质混合土试样的胶结结构强度则取决于EPS颗粒添加量、水泥添加量、试样养护龄期。 (4) 轻质混合土强度特性的研究。轻质混合土试样的莫尔破坏包线有两种表现形式:折线型和直线型。对轻质混合土的抗剪强度参数及其影响因素进行了分析,并基于轻质混合土抗剪强度机理对强度参数的规律给出合理解释。 (5) 轻质混合土本构模型的研究。引入了能反映轻质混合土胶结结构强弱的参数β,及反映胶结结构逐渐破损的参数ω。以殷宗泽所建立的双屈服面模型为基础,建立了考虑轻质混合土结构性的改进双屈服面模型,详细讨论了轻质混合土结构性参数的确定方法,并对模型进行了试验验证,结果表明改进模型能够反映不同配比轻质混合土试样变形的基本规律。模型的进一步验证及优化有待于将来更深入的研究。