废旧轮胎颗粒改良砂土路基动力特性研究

摘要摘要随着近年来汽车数量的的快速增长，汽车使用过程中产生的废旧轮胎数量也越来越多。废旧轮胎被称为“黑色污染”，其会对自然环境造成严重破坏，所以如何环保有效的回收处理废旧轮胎成为世界各国需要面对的难题。目前，将废旧轮胎粉碎成颗粒后应用于路基加筋土领域已经得到了有效推广。废旧轮胎颗粒混合砂因其质轻、渗透性强、弹性高、成本低廉等特点已被广泛应用于土木工程建设领域。尤其是将废旧轮胎颗粒应用于路基工程中不仅可以减少砂土的用量还可以提高路基在循环荷载作用下的稳定性能。本文以某工厂回收生产的废旧轮胎颗粒和标准砂为原材料，通过开展室内动三轴试验研究循环荷载条件下橡胶颗粒混合砂的动孔隙水压力、动弹性模量、阻尼比和累积塑性应变变化规律。通过室内土工试验研究和Go软件模拟来为废旧橡胶应用于工程实践提供理论参考。本文主要研究内容和成果如下：(1)研究发现循环荷载作用下各组橡胶砂试样的动孔压增长分为三个阶段，分别为快速增长阶段、匀速增长阶段、稳定阶段。当摻入的橡胶颗粒粒径较大时混合砂试样的抗液化性能得到显著增强。将大粒径橡胶颗粒摻入砂土会使试样砂粒间孔隙变大所以渗透系数增大孔隙水压力更容易消散因此试样抗液化能力增强：当将小粒径橡胶颗粒参入砂土后试样的渗透系数减小孔隙水压力不易消散所以试样抗液化性能较弱。较大的围压和固结应力比会使试样的孔隙减小因此试样在动荷载作用下抗液化能力将增强(2)分析试验数据发现当橡胶颗粒掺入量达到30%时，此时橡胶颗粒在试样的受力骨架中占主导作用，整个试样失去了砂土的应力状态结构且在循环荷载作用下液化现象很难产生。因此即使高掺量橡胶颗粒可以提高纯砂试样的抗液化能力，但此种做法在工程施工中并不符合实际条件。(3)研究得出在循环荷载作用下橡胶砂试样的动弹性模量均小于纯砂试样，橡胶砂试样的阻尼比均大于纯砂试样。橡胶颗粒参入砂土后可以减小土体剪切刚度，发挥抗震减震优势。当试样掺入橡胶颗粒后，橡胶颗粒因其弹性会产生吸能效应，使得土体在循环荷载作用下滞后性增强，所以使得橡胶砂试样的阻尼比大于纯砂试样。(4)研究发现在相同振次和频率的交通荷载作用下，掺入1.5mm粒径橡胶颗粒试样在三种固结围压作用下产生的累积塑性应变均小于纯砂试样，而参入2.5m粒径橡胶颗粒试样在三种固结围压作用下产生的累积塑性应变均大于纯砂试样。所以根据试验结果可知将橡胶颗粒摻入土体后可以在一定程度上减少土体在交通荷载下的沉降。并通过Go软件进行路基建模分析对动三轴试验所得出的结论进行了验证。关键词：废旧轮胎颗粒：抗液化性能：动力特性：滞回曲线。