橡胶颗粒-砂混合物新型路基填料动力参数特性的试验研究

橡胶材料具有密度低、线弹性变形能力强、耐久性好、耗能大等优点,其衍生物与土体制成的混合物被广泛应用于岩土工程和交通工程领域。为研究橡胶颗粒与砂土混合物这种新型路基填料在循环列车荷载作用下的动力参数特性,进行室内固结不排水动三轴试验,分析了橡胶颗粒含量、围压以及加载频率等因素对橡胶颗粒-砂混合物动剪切模量、阻尼比等特性的影响,研究结果表明：应变一定时,混合物的动剪切模量随着橡胶颗粒含量的增加而减小,随着围压的增大而增大,随着加载频率的增加而轻微减小;基于Hardin-Drnevich双曲线模型对动剪切模量试验结果进行拟合,得出最大动剪切模量,发现最大动剪切模量随着橡胶颗粒含量的增加而减小。应变一定时,混合物的阻尼比随着橡胶颗粒含量的增大而增大,随着围压的增大而减小,加载频率对阻尼比的影响较小;基于试验结果,建立了橡胶颗粒-砂混合物阻尼比与剪切应变的关系式。最后,基于柔性橡胶颗粒与刚性砂土颗粒的微观接触特性,分析了橡胶颗粒对混合物动剪切模量以及阻尼比的影响机理。综合研究结果得出：橡胶颗粒含量不宜超过20%,此时橡胶颗粒-砂混合物作为新型路基填料的动剪切模量可以满足要求,阻尼比较大,具有良好的减震耗能效果。     

橡胶颗粒-砂混合物侧限压缩试验研究

对7种不同橡胶质量分数的干燥橡胶砂进行了侧限压缩试验,考虑了12级竖向应力对其压缩特性的影响。试验结果表明:1)橡胶砂的回弹量、弹塑性应变以及总应变均随橡胶质量分数的增加而变大;竖向应力相同时,橡胶砂的累积沉降量、孔隙比、压缩系数均随橡胶质量分数的增加而增加;橡胶质量分数相同时,橡胶砂的累积沉降量、密度、压缩模量均随竖向应力的增大而增大,且塑性应变大于弹性应变;这些变化特性,橡胶砂比纯砂颗粒明显,纯橡胶颗粒比橡胶砂显著。2)纯砂颗粒和橡胶质量分数为1 0%的橡胶砂,其e-lo g(p)曲线具有线性回归特性,两者的线性拟合斜率较小且相近;橡胶质量分数为20%~50%的橡胶砂以及纯橡胶颗粒试样,其e-log(p)曲线近似线性特性,其线性拟合斜率随橡胶质量分数的增加而变大,且相同橡胶质量分数试样的e-log(p)曲线的分段斜率随竖向应力对数值的增大而变大。3)橡胶砂和纯橡胶颗粒试样的压缩系数-竖向应力段曲线,表现出非线性特性,这种非线性随橡胶砂中橡胶质量分数的增大越来越显著。4)相同竖向应力段的压缩模量随橡胶质量分数的增加呈指数衰减,且竖向应力段越大,衰减越明显。     

橡胶颗粒-砂混合物三轴CD剪切试验研究

对6种围压7种不同质量配比的干燥橡胶颗粒-砂混合物(橡胶砂)进行三轴CD试验,研究不同配比不同围压对橡胶砂的强度特性、偏应力-轴向应变曲线和体应变-轴向应变曲线特性的影响。试验结果表明:橡胶颗粒质量分数为0%~30%时,有利于改善砂颗粒的剪切强度特性;在10%附近时,内摩擦角出现最大值;在20%附近时,其粘聚力出现最大值。橡胶砂的偏应力-轴向应变曲线特性在橡胶颗粒质量分数低于50%时,与纯砂类似,表现出双曲线特性;不低于50%时,与纯橡胶类似,表现出近似线弹性,且由双曲线模型拟合得到的橡胶砂模型参数(如峰值偏应力、初始切线模量以及破坏比)随围压的增加而增加,随橡胶颗粒含量的增加而减少。橡胶砂的体应变-轴向应变曲线特性在橡胶颗粒质量分数不高于20%时,与纯砂类似,有先剪缩后剪胀的特点;高于20%时,表现出单调剪缩的特性,橡胶颗粒含量越大,剪缩越明显。     

橡胶-砂轻质填料压缩特性及颗粒破碎研究

为了研究橡胶-砂轻质填料的压缩与颗粒破碎特性,采用一维压缩试验、颗粒破碎试验和电镜扫描技术,分析了橡胶颗粒占比和竖向应力对橡胶-砂轻质填料的孔隙比、压缩系数、回弹模量和颗粒破碎的影响.结果表明:当橡胶颗粒占比超过50%(或低于50%)时,孔隙比曲线呈加速降低、减速降低和缓慢降低(或加速降低、缓慢降低和稳定阶段)3阶段变化.根据压缩系数的变化规律,将橡胶-砂轻质填料划分为3类,即低压缩,中压缩和高压缩材料.此外,橡胶-砂轻质填料的塑性应变大于弹性应变,弹性应变和塑性应变之间的差距随橡胶颗粒占比的增加而逐渐增加.颗粒破碎值与橡胶颗粒占比呈现出良好的线性关系.不同橡胶颗粒占比下橡胶-砂轻质填料在压缩过程中存在不同的力链形式.橡胶-砂轻质填料压缩特性及颗粒破碎的研究能够为基础工程轻质土的设计与施工提供理论支撑.     

废旧轮胎颗粒-砂混合物的水平循环剪切特性试验研究

对废旧轮胎颗粒-砂混合物进行水平循环剪切试验,研究竖向荷载、轮胎颗粒含量以及轮胎颗粒尺寸3种因素对混合物的等效动剪切模量和等效阻尼比的影响.结果表明:竖向荷载越大,轮胎颗粒与砂混合物的动弹模量越大,等效阻尼比越小;轮胎颗粒含量增加,混合物的等效动剪切模量与等效阻尼比并不是都呈单调变化;试验中,在相同条件下,小粒径的轮胎颗粒与砂混合物的动弹模量相对要小,等效阻尼比要大一些.上述的试验结果给废旧轮胎颗粒-砂混合物在工程应用提供一定的参考.     

循环次数对加筋橡胶砂动力特性影响试验研究

将橡胶砂填入经过高强焊接的土工网状格室形成加筋橡胶砂,通过大尺寸循环单剪试验研究加筋橡胶砂在4种竖向应力、5种位移幅值下的滞回曲线、动剪模量比和阻尼比随循环次数的变化规律。结果表明:60次循环单剪中,循环次数对低配比、低竖向应力橡胶砂的影响比较明显,随着循环次数的增加材料吸收能量的能力减小,减震效能逐渐下降,塑性变形能力下降;循环次数对小剪切加筋橡胶砂动剪模量有增加效应,对大剪切应变的有略微减小效应;当竖向应力较小时,循环次数对动剪模量影响不稳定,呈现波动性;当竖向应力较小时,阻尼比曲线达到稳定时需要的循环次数较少,当竖向应力较大时,阻尼比曲线达到稳定时需要的循环次数较多。     

橡胶颗粒及EICP技术改良黄土动力特性试验

为探究橡胶颗粒及脲酶诱导碳酸钙沉淀（EICP）技术对黄土动力特性的改良效果,以西安地区黄土为研究对象,分析了仅掺橡胶颗粒和橡胶颗粒联合EICP技术两种改良方式下不同橡胶掺量、橡胶粒径及围压对改良土动强度、动剪切模量及阻尼比的影响,并对其加固机理做出阐述。结果表明：相比于素土,适当掺量的橡胶颗粒能有效改善土体孔隙结构,提高土体骨架,但不同粒径橡胶颗粒在土体中的分布形式及作用形式均不相同,因此两种改良方式下,试样动强度随橡胶掺量的增加先增大后减小,随橡胶粒径的增大先减小后增大,随围压的增大而增大;动强度峰值所对应的橡胶掺量为7%。考虑到不同掺量及不同粒径的橡胶颗粒均对EICP技术起抑制作用,导致生成碳酸钙晶体的沉淀量及碳酸钙晶体在土体中的分布形式存在差异,因此动强度增长率随橡胶掺量的增加而减小,随橡胶粒径的增大先增大后减小,且当橡胶粒径为(1, 2] mm时,试样动强度增长率峰值为29.51%。橡胶颗粒及EICP技术均对黄土动力特性有较大影响,试样动剪切模量随橡胶掺量的增加而减小,随橡胶粒径的增加先减小后增大,随围压的增加而增大;动剪切模量比的变化规律可用修正的Hardin–Drnevic...     

掺砂处理全风化花岗岩路基填料室内CBR试验研究

加州承载比试验是评价路基土和路面材料强度及稳定性的重要技术指标,对于路基填筑材料的合理选择具有重要的参考意义。全风化花岗岩残坡积土是工程建设中常碰到的土体类型,如何能更好的利用其力学性质指标,对于公路建设具有重要的意义。文章结合广东某高速公路项目,研究了全风化花岗岩路基填料掺砂后的CBR性质,并探讨了掺砂影响CBR值的机理。     

冰水堆积土填料路基沉降特性试验研究

为明确冰水堆积填料高速公路路用特性及工后沉降特征,借助土工离心模型试验装置,研究了过湿冰水堆积土夹层填筑法路基的沉降变形特性及水分迁移规律.研究结构表明:路基沉降呈中间大两边小的趋势.冰水堆积物夹层法填筑路基初期沉降较快,后期随着固结速度的减慢沉降速率变慢,1.5年后路基沉降基本稳定,最大沉降达到16 cm,工后最大沉降约为1 cm.通过离心模型试验中孔隙水压力的变化规律,孔隙水压力在填筑过程中随填筑高度增加而增加;填筑完成后,随时间增加而逐渐减小;夹层填筑法施工能很好加速孔隙水压力消散,促进排水固结,使路基工后沉降满足规范要求.     

加筋橡胶砂和非加筋橡胶砂静力特性对比试验

针对土工格室加筋后的橡胶砂研究的缺乏,对此加筋橡胶砂进行了直剪和固结变形对比试验研究。分别针对橡胶颗粒质量分数为20%和30%的2种配合比的橡胶砂进行了研究,得到了剪应力-剪应变曲线、竖向位移-剪切位移曲线以及固结压力-沉降曲线。试验结果表明:土工格室加筋使得橡胶砂的强度有较大提高,且对粘聚力的提高明显,对摩擦角的影响较小;土工格室加筋能显著降低橡胶砂的剪胀和剪缩变形,能显著减少橡胶砂的竖向压缩变形;橡胶砂的橡胶颗粒含量越大,加筋效应越明显。     

橡胶砂混合土静力特性试验

为了研究橡胶颗粒掺量和粒径对橡胶砂混合土抗剪强度的影响,对不同粒径的橡胶颗粒与砂土混合配置成橡胶砂混合土进行了三轴固结排水剪切试验。结果表明：在砂土掺入橡胶颗粒可提高土体抗剪强度,混合土的强度随着橡胶颗粒掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,掺量为30%时强度最大,而当橡胶颗粒掺量达到40%后,混合土强度呈现显著降低趋势;1～3 mm粒径的橡胶颗粒与细砂组成的混合土的抗剪强度最大,且掺入1～3 mm粒径橡胶颗粒的混合土强度优于掺入2～4 mm橡胶颗粒的混合土;橡胶砂应力应变曲线呈应变软化特征,随着橡胶颗粒与砂土粒径比的增大,其应力应变曲线软化特性逐渐明显;橡胶砂混合土破坏应变随橡胶颗粒掺量的增加呈递增趋势。     

铁路路基火山渣填料工程特性试验

为了解决天然火山渣难压实、检测指标低问题,采集现场火山渣试样,开展室内土工试验,分析天然火山渣多孔隙特征、矿物成分与物理力学性质;掺配粉土质砂后进行混合土现场填筑试验,讨论不同掺配比对改良火山渣填料工程特性影响规律. 研究表明：火山渣颗粒表面粗糙且内部多孔隙,其开口孔隙率与压碎率呈正相关,洛杉矶磨耗率<50.0%;细集料可以抑制改良土骨架颗粒破碎;改良火山渣材料K₃₀指标随细集料体积分数升高先增加后降低,契合骨架空隙、骨架密实及悬浮密实3种粗颗粒土体结构过渡形式,体积掺配比为4∶1~2∶1的改良土属泛骨架密实结构,在掺配比为2∶1时达到最优工程特性. 火山渣颗粒块体性好,硬度较高,掺配粉土质砂改良火山渣能显著提升其力学性能,建议采用颗粒间间隙率作为改良火山渣填料的现场压实控制指标.     

新型燃煤喷枪动力特性试验研究

本文根据动力燃烧炉烧嘴的理论和实践，研究了六种新型燃煤喷枪冷态时的流场规律，指出它们具有强化煤氧混合、稳定着火和提高燃烧率的优良热工特性，其中以Ⅱ型、Ⅰ型和Ⅳ型最优；新型燃煤喷枪的关键是在直吹管内配置一种旋流器。     

路桥过渡段路基速度动力特性试验研究

通过采用动测试试验系统对秦沈客运专线一路桥过渡段路基速度动力特性进行现场试验研究,得到了行车速度对铁道无缝线路路桥过渡段路基动应力的在线路纵向上和深度方向上的影响特征;与此同时,定义了速度动力系数的概念,试验得出过渡段路基中速度动力系数都小于0.3,并预测了影响路基动力特性的临界速度的存在.研究结果对铁路客运专线过渡段结构的设计和施工有重要的指导意义.     

火山渣作为路基填料的试验研究

以埃塞俄比亚Hwassa地区用于路基填料的火山渣为研究对象,在粗颗粒含量和击实功不同时分别取样,进行下击实试验,研究其击实特性.研究发现,由于火山渣分选性、级配和抗压碎能力均较差,单纯将火山渣作为路基填料难以有效压实.为改善火山渣填筑路基的整体性和压实度,需进一步优化路基填料的级配体系,对火山渣掺配黏土的混合料进行加州承载比和回弹模量等试验.结果表明,火山渣和黏土混合料的加州承载比、回弹模量均满足规范要求;黏土的掺入有利于提高火山渣混合料路基的稳定性、整体强度及水稳定性,火山渣是一种较优的路基填料,可应用于路基工程.     

南海非饱和钙质砂动力特性三轴试验研究

为了解决南海非饱和钙质砂动力特性问题,选取南海地区钙质砂开展动三轴试验,系统研究不同参数对非饱和钙质砂力学特性影响规律.试验表明:非饱和钙质砂动应变和动孔压发展规律与饱和钙质砂存在明显差异.动孔压在饱和状态下试验前期发展较慢,近似呈线性增长,试验中后期波动较大,而在非饱和状态下的发展规律与之相反;钙质砂在非饱和状态时动应变曲线只有低围压下才有明显失稳点,100、150 kPa有效围压下无明显失稳点,在饱和状态时各有效围压下均有明显失稳点;非饱和状态下动孔压发展趋势受基质吸力影响较大,随基质吸力增大,最大动孔压整体呈现递减趋势,高基质吸力下试样破坏时的最大动孔压小于低基质吸力下试样破坏时的最大动孔压.     

三轴试验中橡胶-砂混合物泊松比计算方法研究

在分析常用确定泊松比方法的基础上,基于广义虎克定律,推导出三轴应力状态下泊松比的计算公式。根据已有的比值法、切线法和推导出的公式法,对三轴试验得到的橡胶砂混合物的泊松比变化规律进行对比分析。研究结果表明:相比于切线法、比值法,本文推导的公式法得到的橡胶砂泊松比的变化规律更合理,橡胶砂混合物的泊松比随橡胶颗粒含量的增加而呈减小的趋势,在小围压条件下,泊松比受围压影响较小。     

击实功对粗颗粒填料冻胀特性影响的试验研究

随着我国高速铁路的规划、建设逐步向寒区扩展,路基工程中势必要面对各类的工程冻害问题.基于控制轨面变形出发,在以往的工程实践中,主要集中在路基粗颗粒填料中细粒组分(0.075mm)的含量以及含水率对土体冻胀率的影响.考虑到受击实功影响的压实度是控制路基施工质量的重要因素之一,因此试验中引入击实功这一因素,探讨了击实功与冻胀率之间的关系,并通过对不同击实功下不同含水率和细粒含量的粗颗粒填料在不补水条件下的冻胀试验,分析得到路基粗颗粒土的击实功对冻胀率的影响.结果表明:标准击实条件下的冻胀率最大,欠击实和超击实条件下的冻胀率居中,不击实条件下的冻胀率最小;随着含水率的增大,粗颗粒土体的冻胀率也随之增大;但随着细粒含量的增大,粗颗粒土体的冻胀率反而降低,并据此提出了粗颗粒土体中细颗粒组分单位面积吸附水质量分布的一种解释.     

泥质粉砂岩路基填料改良试验研究

通过对施工现场不同路段天然的泥质粉砂岩的基本土力学性质的分析,提出了采用掺加石灰或水泥的方法来改良土体,并进一步通过无侧限和CBR试验确定掺加石灰和水泥的优劣性,从而确定了采用添加水泥的方法来改良路基填料。最后通过干湿循环试验模拟现场路基经历的干湿频繁交替的过程来观察水泥土在该环境下的强度变化,最终确定了水泥改良泥质粉砂岩的可靠性。