بررسی رفتار چرخه ای مخلوط های شن و ماسه مبتنی بر EPS با دستگاه برش مستقیم

Investigation of cyclic behavior of EPS-sand mixtures using large direct shear apparatus

سال ۲۰۱۵

چکیده

از مواد سبک وزن پرکننده در بسیاری از کاربردهای مهندسی عمران در سراسر جهان استفاده شده است. پر کننده سبک با ترکیب دانه های پلی استایرن (EPS) و ماسه تولید می شود. چنین مواد ژئومتریال گرانولی، که به عنوان پرکننده سبک وزن شن و ماسه ای نیز شناخته می شوند، دارای قابلیت بالاتری نسبت به پرکننده های سنتی هستند، بنابراین برای بسیاری از زیر ساخت ها یعنی در مکان هاییکه نیاز به سربار کمتری می باشند مثل خاکریزهای ترانشه ای مناسب می باشند. در این مقاله رفتار استاتیکی و چرخه ای مخلوط شن و ماسه تحت شرایط آزمایش برش مستقیم مورد بررسی قرار می گیرد. آزمایشهای برش مستقیم بر روی پرکنندههای سبک انجام شده تا بتوان روابط تنش-کرنش مواد، به ویژه، تغییرات تنش-کرنش مربوط به نسبت های مخلوط EPS مشاهده نمود. رفتار این مخلوط تحت بارگذاری چرخه ای ارزش توجه زیادی دارد زیرا مطالعات کمی در حال حاضر به این موضوع پرداخته است. روابط تنش-کرنش و منحنی های افت سختی برای مخلوط های شن و ماسه ای که دارای نسبت های مختلف هستند نیز مورد بحث قرار گرفته است. دانه های EPS موجود در مخلوط بر اساس نسبت جرمی آنها نسبت به ماسه، یعنی ۰٫۱۵٪ و ۰٫۳۵٪هستند. آزمایش های برش مستقیم یکنواختی نیز تحت ۳ تنش عمودی مختلف (۴۰، ۸۰، ۱۶۰kPa) انجام شد و رفتار برشی سیکلی ماسه با در نظر گرفتن تنش نرمال ۵۰ کیلو پاسکال مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج حاصل از این آزمایش ها نشان داد که ادغام دانه EPS در شن و ماسه منجر به کاهش مدول برشی و نسبت سایشی می شود.

Abstract

Lightweight fill materials have been used in many civil engineering applications throughout the world. A lightweight fill was produced by blending expanded polystyrene (EPS) beads and sands. Such formed granular geomaterials , known as sand-EPS lightweight fills, have potential of being lightweight compared to traditional fills, thus are suitable for many infrastructure works where less overburdens are expected, e.g., utilities trench backfills. This paper examines the static and cyclic behavior of sand-EPS mixtures under direct shear test conditions. Large direct shear tests were conducted on the lightweight fills to observe materials’ stress-strain relationships, specifically, the stress-strain variations associated with the mixing ratios of EPS beads. The behaviors of mixtures under cyclic loading are worth to pay much attention on, though there are few relative studies about this at present. Cyclic stress–strain relationships and stiffness degradation curves for sandEPS mixtures with different mix ratios are also discussed. EPS beads were incorporated into the mixtures based on their mass ratios over sands, i.e., 0.15% and 0.35%. Monotonic Direct shear tests were conducted under 3 different vertical stresses (40, 80, 160kPa) and the cyclic shear behaviors of the sands was tested by considering the normal stress of 50 kPa. The results showed that the inclusion of EPS bead in sand will lead to a decreased shear modulus and damping ratio.

دانلود رایگان مقاله انگلیسی

خرید ترجمه آماده ورد