根据试验,EPS在三向应力状态下和单向应力状态下的受压过程基本类似,当轴向应变εa=5%时,应力应变曲线出现明显转折,EPS开始表现出弹塑性。当围压很小时,对应力应变关系和屈服强度的影响是有限的。当围压超过60KPa时,屈服强度明显下降,显然与土的变化规律不同。当轴向应变εa≤5%时,无论围压是多大,体积应变εv接近于轴向应变εa,即EPS侧向变形小,也即泊松比小。
容重γ=0.2~0.4kN/m3的EPS的弹性模量Es在2.5~11.5MPa之间。广东省淡澳河大桥引道工程EPS填筑高度超过4m,使用的EPS容重为0.2kN/m3。为限度地减少工后沉降,铺筑完EPS材料层后,在其上填土1.2m进行预压。其中EPS材料层的压缩沉降平均为32mm,可以算得EPS的弹性模量为2.4MPa,且EPS材料仍处于弹性变形阶段。该路段于2000年10月试行通车,6个月后EPS材料层的实际压缩变平均值为8mm,说明就EPS材料的使用实际效果看,作为路堤填料是成功的。
在软土地基上修筑路堤,因为普通填料密度大,其自重产生的地基附加应力较大,常会造成路基过大的不均匀沉降和沉降量。由于EPS密度小,具有超轻质特性,在进行一定深度的换填后可有效减小路堤自重,降低地基附加应力,减少软土地基路堤沉降,提高地基的稳定性。填筑10m高的EPS路堤大约相当于10cm高的低填土路堤荷载,路堤荷重大大减小,因此在斜坡地段修筑EPS路堤可有效防止滑坡产生,提高高路堤的抗滑稳定性。
杭宁高速公路湖州段新田圩桥(桥中心桩号K57+010)两侧桥台台背填筑过程中,桥台发生位移。根据工期和已采取的地基处理情况,采用了EPS轻质路堤的处理方案。新田圩桥两端EPS路堤各长约22m,填筑厚度自桥台处由6层(层厚48.5cm)逐级过渡为1层,共计用量2332m3。该EPS工程于2000年3月开始施工,5月全部填筑完成,同年底竣工通车。目前沥青混凝土路面状况良好,桥头路段无跳车现象。
路堤下埋设的刚性结构物上部土体与两侧土体的不均匀沉降,往往会在结构物顶部产生过大的附加压力,垂直土压力系数可达1.2,填土较高时甚至可达2.0,即在结构物顶部存在应力集中现象,从而造成地下结构物开裂、破坏。用EPS代替填土铺筑于结构物顶部,可改善结构物上应力分布,大大减轻结构物所受的土压力,土压力系数可降至0.3。