关键词：
橡胶混合黏土
压缩特性
动剪切模量
阻尼比
减振性能
摘要：
随着经济的快速发展,全国汽车保有量逐年增长,这对城市车行道下方埋地管道的安全性造成一定影响。车辆荷载长期作用下,容易使管道发生变形、破裂、渗漏等现象,从而引发安全事故,造成经济损失。随着交通运输业的不断发展,废旧轮胎的产生量也逐年增长,但其有效利用率却不足50%,而由其破碎而成的橡胶具有质轻、高阻尼、渗透性好等特性,可以与常见的黏土进行混合,回填在埋地管道周围,对管道起到保护作用。本文对橡胶混合黏土击实、加州承载比、压缩、动力特性进行了研究,进而将其作为埋地管道周围的回填材料,通过数值模拟的方式,探讨车辆荷载作用下橡胶混合土的减振性能,具体工作和成果如下:（1）通过击实试验和加州承载比试验,研究了橡胶体积掺量及粒径对黏土密实特性、承载比特性的影响,橡胶掺量分为0%、5%、10%、15%共4组,橡胶粒径分为1-5mm、0.25-0.5mm、0.1-0.25mm共3组。研究发现随着橡胶掺量的增加,混合土的最大干密度呈下降趋势,且橡胶粒径越小,其轻质效果越好;同时,掺入橡胶后,土体最优含水率略有所增大,橡胶粒径越大,其最优含水率越低。混合土加州承载比值随橡胶掺量的增加而先增后减,5%橡胶掺量下试样加州承载比值最大,橡胶粒径越小,其加州承载比值越小;1-5mm橡胶粒径下,土体橡胶掺量为5%、10%、15%时,其加州承载比值大于4,满足公路路基施工技术规范,可用于实际道路中。（2）采用侧限压缩试验,研究不同橡胶掺量（0%、5%、10%、15%）及粒径（1-5mm、0.25-0.5mm、0.1-0.25mm）下混合土的压缩特性。研究发现,竖向压力增加,各工况下混合土压缩变形也随之增大;试样沉降值与回弹值随着掺入橡胶量的增加而显著增长,压缩-回弹过程中,土体的塑性应变始终占主导地位;混合土压缩系数与橡胶掺量呈正相关,压缩模量则与其呈负相关,1-5mm橡胶混合黏土具有更好的压缩变形能力。（3）通过共振柱试验,讨论了动载作用下围压、橡胶掺量及粒径对混合土动剪切模量及阻尼比性质的影响,围压分别为50k Pa、150k Pa、300k Pa,橡胶体积掺量分别为0%、5%、10%、15%,橡胶粒径分别为5-10mm、1-5mm、0.25-0.5mm、0.1-0.25mm。通过对橡胶混合土的动剪切模量G与阻尼比λ进行归一化处理,得到G/Gmax 、λ/λmin 随应变γ变化的发展模型,结果显示,混合土的动剪切模量比与围压、橡胶粒径成正相关,与橡胶掺量成负相关,其阻尼比与围压、橡胶粒径成负相关,与橡胶掺量成正相关,可见,黏土中掺入橡胶后,土体动剪切模量减小,阻尼比有所提高。基于颗粒接触状态理论,将混合土细观接触状态模式划分为Ⅰ、Ⅱ两类,基于骨架孔隙比构建了橡胶混合土最大动剪切模量的表征模型。（4）通过Midas GTS NX软件,研究了车辆荷载下橡胶混合黏土中埋地管道的动力特性。研究发现车辆荷载作用下,行车道两端动力响应最强烈,需加强在其下方埋地管道端部的保护,填土中掺入1-5mm橡胶颗粒后,道路沉降值在允许范围之内;管道上方与下方土层压力显著降低,管顶应力、应变均有所减小,可见橡胶混合土具有减振减荷性能,且15%橡胶掺量工况下效果最佳。
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