干燥及饱和橡胶砂压缩和剪切特性

将废弃轮胎作为建筑材料应用在土木工程领域是对其回收处理最有前景的方法之一。为了研究轮胎橡胶颗粒改良砂土的效果,选取橡胶颗粒与福建砂的混合土为研究对象,研究了橡胶砂的压缩和抗剪特性,分析了橡胶含量与干湿状态对橡胶砂力学特性的影响,并建立了双曲线模型预测橡胶砂受剪过程的剪应力与剪切位移关系。结果表明：橡胶砂的压缩变形随橡胶含量增大而增大,饱和橡胶砂的压缩变形明显大于干燥橡胶砂;橡胶砂的剪应力剪切位移曲线表现出应变硬化特征;橡胶砂的抗剪强度与橡胶含量的关系不大;干燥试样内摩擦角随着橡胶含量的增大而降低,饱和试样的内摩擦角随着橡胶含量的增大而轻微升高;通过双曲线模型预测的剪应力剪切位移关系曲线与试验结果吻合。     

橡胶掺量对格栅–橡胶砂界面宏细观剪切特性影响

为了研究土工格栅–橡胶砂界面的剪切特性,通过室内大型直剪仪,分析了不同橡胶掺量、相对密实度和竖向应力下界面的剪应力–剪切位移关系及体变特性;并基于室内试验,建立关于PFC^3D的纯砂和橡胶砂直剪模型,揭示土工格栅加筋橡胶砂在直剪过程中的细观力学机理。研究表明：在相同密实下橡胶砂剪切强度随着橡胶掺量增加先增大后减小,其最优橡胶掺量为10%,且越松散由橡胶掺量引起的剪切强度差(|τ₀-τ₅₀|)越大;在纯砂中掺入一定量橡胶颗粒能增大其似黏聚力和内摩擦角,但影响其剪切强度以内摩擦角为主;橡胶颗粒掺入致使剪切带相对厚度变小,橡胶颗粒对砂颗粒的转动起抑制作用,使得橡胶砂的孔隙率的变化量小于纯砂;橡胶砂组构分布能够反映接触力的分布,整体上颗粒间接触点数量比纯砂的略多,法向接触力和切向接触力比纯砂小;橡胶颗粒掺入增大了体系的阻尼耗能,提高了混合物的弹性。     

纤维底渣混合土循环剪切性能研究

生活垃圾焚烧底渣作为常见的固体废弃物之一,可与纤维混合提高其强度和稳定性。对生活垃圾焚烧底渣–黏土–聚丙烯纤维按一定比例混合,进行循环前大型直剪、循环剪切和循环后直剪试验,研究不同竖向应力、不同剪切位移幅值、不同压实度对纤维加筋底渣混合黏土循环剪切特性及循环后单调直剪特性。试验结果表明:循环前直剪试验中,剪切位移与剪应力曲线呈现弱硬化现象;施加循环荷载后的单调直剪试验,剪切位移与剪应力曲线则呈现明显软化现象。循环剪切试验过程中土样在不同竖向应力、不同剪切位移幅值下均出现循环剪切硬化和剪缩现象。随循环次数增加,硬化程度和剪缩量逐渐减小。随压实度增加,试样由明显的硬化型向软化型发展,压实度越大,沉降量越少,剪缩量越小。对比循环剪切后试样的单调直剪试验与未循环剪切单调直剪试验结果发现,循环剪切后的土样抗剪强度明显增大,黏聚力和摩擦角都相应增加。聚丙烯纤维的加入可以与底渣混合土形成空间网络骨架,从而增加试样抵抗变形能力,减小竖向沉降,增强稳定性。     

击实黄土抗剪特性的试验研究

为了得到击实黄土的抗剪特性,以不同粘土含量(10%,20%,25%和30%)的四个黄土土样为试验样本,分别进行了颗粒分析试验、标准击实试验、直剪试验,试验表明:粘粒含量影响黄土的击实效果,直剪试验表明粘粒含量改变了黄土的受剪特性但对黄土的内聚力和内摩擦角的影响较小。     

土石混合体直剪试验的破坏特征及抗剪强度取值方法研究

在土石混合体直剪试验中,抗剪强度值的确定往往采用经验方法,较少考虑试验过程中剪应力-剪切位移关系曲线变化特征和剪切面破坏特征。基于此,特选取三峡库区典型土石混合体库岸边坡,现场采集试样,进行不同含水率的土石混合体大试样室内直剪试验,重点对剪应力-剪切位移关系曲线变化特征、剪切面破坏特征以及直剪试验中的剪切“跳跃”进行详细分析,并提出用临塑抗剪强度和极限抗剪强度来分析土石混合体的抗剪强度的方法。该方法具有较好的物理意义,比常规的取值方法更能反映土石混合体特殊的结构特征,值得工程设计计算参考借鉴。     

不同饱和度下黏粒含量对土体强度特性的影响

通过对山东东明某风电场细粒土进行不同饱和度、不同黏粒含量的直剪试验,研究了土体剪应力-剪切位移关系及抗剪强度的变化规律。结果表明:细粒土在低饱和度下的剪应力-剪切位移关系呈应变软化,脆性破坏;高饱和度下呈应变硬化,塑性破坏;且土体内黏粒含量越多,剪应力-剪切位移曲线的应变软化行为越弱,应变硬化现象发生得越早;粉土随着饱和度的增加,抗剪强度持续下降无峰值,明显受黏聚力影响;粉质黏土和黏土随饱和度的增加,抗剪强度表现出先升后降的特点,受内摩擦角影响加大;细粒土中黏粒含量不同,土体抗剪强度受饱和度影响的程度和形式便不同。     

砂-轮胎橡胶颗粒轻质土工填料试验研究

通过单向压缩试验,分析了砂-轮胎橡胶颗粒轻质土工填料的压缩变形规律和卸载回弹变形规律,提出了适合该材料的压缩应变-荷载曲线方程.通过直剪试验,研究了砂-轮胎橡胶颗粒轻质土工填料的剪应力-剪位移关系,分析了配比、应力状态等对剪切特性的影响.通过三轴压缩试验,研究了砂-轮胎橡胶颗粒轻质土工填料在不同围压下的偏应力-轴向应变-体积变形关系,分析了配比和应力状态对三轴剪切特性的影响.该研究为废弃轮胎在工程领域的再利用提供了良好的参考.     

砂土颗粒级配对筋土界面抗剪特性的影响

为了研究砂土与土工合成材料相互作用时筋土界面的抗剪强度以及剪胀特性,采用3种不同级配的砂土分别与土工格栅和土工织物进行室内大型直剪试验,研究不同颗粒级配、密实度、筋材种类以及竖向应力对界面剪切特性的影响,并对界面剪胀系数进行分析。试验结果表明：粗砂和细砂与筋材的界面剪切强度要明显大于粗细混合砂;松砂剪切过程中只有剪缩效应的存在,但密实砂土呈现出明显的剪胀过程;当竖向应力较大时,筋土界面达到峰值剪切强度所需的剪切位移比低应力时大;粗砂与土工格栅作用时达到峰值剪切强度所需的剪切位移比与土工织物作用时大,而细砂则相反。     

单一粒径砂-混凝土单剪试验研究

通过单剪试验,研究了不同单一粒径砂与混凝土接触面的力学特性。试验结果表明,不同单一粒径砂的接触面厚度和试样破坏时的剪切位移随粒径的增加而增加;在法向压力较低时,剪切应力-位移关系曲线呈现应变软化型;随着法向压力的增高,剪切应力-位移关系曲线逐步呈现应变硬化型;此时,单一粒径砂与混凝土界面剪应力～位移曲线可看成由一条斜直线、一条双曲线和一条水平直线三部分组成。随着法向压力的增大,试样剪胀性逐渐减弱,试样发生剪胀时的剪应力也逐渐增大。     

废旧轮胎橡胶颗粒–砂混合料抗剪强度与破坏模式试验研究

由废旧轮胎回收橡胶颗粒与砂混合而成的橡胶-砂混合料具有密度低、变形能力强、阻尼高等诸多优点,将其应用于土木工程,是实现土木工程绿色可持续发展的重要途径之一。通过对橡胶-砂混合料进行固结不排水剪切试验,探讨了橡胶颗粒含量XC、粒径比d_(50,r)/d_(50,s)、相对密实度D_r、固结围压σ'_m等因素对混合料抗剪性能的影响规律及其机理。研究结果表明:随XC的增加,混合料的破坏模式表现出由部分软化-剪胀向完全硬化-剪缩转变。总体来说,随橡胶颗粒的掺入量增加,混合土体(σ_1-σ_3)_f和内摩擦角均出现较明显下降,有效内摩擦角则会出现一定程度的提高,且橡胶粒径与砂越接近影响越明显,而D_r的增加可以显著改善混合料的抗剪强度特性。基于土骨架微观结构,初步解释了试验现象及其规律。