摘 要

聚苯乙烯泡沫简称EPS，是一种轻型高分子聚合物。同时也是一种性能优良的路堤轻质填料，具有化学稳定性、水稳定性以及良好的力学性能，能较好地解决软基的过度沉降以及道路相接处的差异沉降等问题。

本文通过对EPS的物理、化学以及力学性能做相应介绍，了解EPS应用于路堤施工中的优点和不足。同时采用二维有限元软件，建立路堤模型，分析EPS轻质路堤与普通路堤的沉降差异；以及不同黏聚力，容重，荷载及边界条件下EPS轻质路堤沉降的变化规律。研究结果表明：

（1）黏聚力大小的改变对于路堤沉降以及水平位移的变化均没有明显的影响，而土体容重的增加会明显增加EPS轻质路堤的沉降和水平位移。土体容重与路堤软土层的水平位移和沉降高度成正比。因此在实际工程中，在保证道路安全的情况下，配比的混合填料的容重应保证较小，从而减小路堤的沉降及水平位移，使路堤更加稳定。，

（2）土体材料是影响水平位移的主要因素，泥炭比黏土材料更易发生水平位移。

（3）在路堤表面增加荷载会使表面和底部沉降均有影响，路堤的水平位移也会随着荷载的增加而增加。

（4）随着边界条件的改变，路堤的表面与底部的沉降量均没有增加趋势，对水平位移同样没有明显的影响。所以边界条件对于路堤沉降和水平位移的影响暂时没有发现。

（5）EPS轻质路堤的沉降与水平位移均远远小于普通路堤。所以能很好的避免路堤沉降，同时路堤会更加耐用，对于施工路段的土体要求也会降低，因此选择EPS轻质路堤有点十分明显。

关键词：EPS；路堤沉降；路用性能；有限元软件

ABSTRACT

Polystyrene foam referred to as EPS, is a light polymer. But also a good performance of the embankment lightweight filler, with chemical stability, water stability and good mechanical properties, can better solve the soft foundation of the excessive settlement and the difference between the road junction settlement and other issues.

In this paper, the physical, chemical and mechanical properties of EPS are introduced to understand the advantages and disadvantages of EPS in embankment construction. At the same time, the two-dimensional finite element software is used to establish the embankment model to analyze the difference of settlement between EPS lightweight embankment and common embankment, and the variation law of EPS light embankment settlement under different cohesion, bulk density, load and boundary conditions. Research indicates:

(1) The change of cohesive force has no obvious effect on the change of embankment settlement and horizontal displacement, and the increase of soil bulk density will obviously increase the settlement and horizontal displacement of EPS light embankment. The soil bulk density is proportional to the horizontal displacement and sedimentation height of embankment soft soil.

(2) soil material is the main factor affecting the horizontal displacement, peat than clay material is more prone to horizontal displacement.

(3) Increasing the load on the embankment surface will affect the surface and bottom subsidence, and the horizontal displacement of the embankment will increase as the load increases.

(4) As the boundary conditions change, the surface of the embankment and the bottom of the settlement did not increase the trend, the horizontal displacement of the same no significant impact. So the boundary conditions for the embankment settlement and the impact of horizontal displacement is not found.

(5) EPS light embankment settlement and horizontal displacement are far less than ordinary embankment. So it is good to avoid the embankment settlement, while the embankment will be more durable, for the construction section of the soil requirements will be reduced, so choose EPS light embankment is very obvious.

Key words: EPS; embankment settlement; road performance; finite element software

目录

1 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 EPS物理特性及应用研究现状 1

1.2.1对EPS轻质路堤路用性能的研究现状 1

1.2.2 EPS物理性质对道路施工影响 3

1.2.3 EPS在道路工程中的应用 4

1.2.4 EPS颗粒混合轻质土在高速公路的应用 5

1.3 EPS相关试验与研究成果与现状 6

1.3.1 轻量砂变形及强度特性三轴试验研究 6

1.3.2 影响塑料发泡颗粒轻质土强度的因素及其试验研究 7

1.4 EPS施工的养护与经济性现状 9

1.4.1 EPS粒径对轻质路堤施工的影响 9

1.4.2 EPS病害与养护 10

1.4.3 SLS工法的应用 11

1.5 本文主要研究的内容 12

1.5.1 存在的问题及不足 12

1.5.2 本文主要研究的内容 12

2 土体内部因素对路堤沉降和水平位移的影响 14

2.1 有限元数值模拟计算模型的建立 14

2.1.1 有限元软件介绍 14

2.1.2 几何尺寸建立 15

2.1.3 初始条件 16

2.1.4 路堤建造计算过程 16

2.1.5 计算结果分析 17

2.2 黏聚力对土体沉降的影响 21

2.3 容重对沉降差异的影响 24

2.4 容重与黏聚力综合对沉降差异的影响 26

2.5 黏聚力与土体容重对路堤沉降及水平位移的影响 30

3 外界条件对路堤沉降和水平位移的影响 34

3.1 增加荷载对路堤沉降及水平位移的影响 34

3.2 改变边界条件对路堤沉降及水平位移的影响 37

4 EPS轻质路堤与普通路堤的沉降差异 41

4.1 建立模型 41

4.2 分析数据 42

5 结论与展望 45

5.1 主要结论 45

5.2 展望与建议 45

致谢 47

参考文献 48

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1965年EPS轻质材料正式应用于道路工程中，挪威首先尝试在施工路面下铺设了EPS板作为隔温层，以抵抗严寒气候对道路的破坏，增加道路的安全性。尔后，1972年挪威在钻研填土施工法时首先运用EPS作为填土材料获得成功，解决了桥台连接路堤的沉降过度问题。并成功于1985年举行的国际道路会议上公布了此项技术，从此以后EPS在加拿大、日本、瑞典、法国等国也受到了广泛的关注，并且得到了广泛应用，也取得了很多成功的施工经验，软基沉降以及路堤连接段沉降等问题也因此得到解决。至此EPS开始广泛运用与世界道路中。

在国内道路建设中，EPS逐渐凭借其良好的路用性能受到青睐。在上海、浙江、江苏、广东等省市，EPS作为轻质路堤填料受到广泛关注和应用；浙江省的沪杭、杭宁、杭州绕城等高速公路上大量的使用了EPS回填技术；沪宁高速公路则是将EPS混合材料作为路堤连接路段的主要填料；沪宁高速公路在江苏试验段中同样也大量的采用EPS作为软土地基的路堤填料。