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

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;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-砂混合物阻尼比与动剪应变的关系式。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。

基于橡胶颗粒−砂混合物新型路基填料液化特性

为研究橡胶颗粒−砂混合物这种新型路基填料的液化特性,进行室内固结不排水动三轴试验,分析橡胶颗粒体积分数、围压、循环应力比以及加载频率等因素对橡胶颗粒−砂混合物动孔隙水压力特性以及抗液化能力的影响。基于柔性橡胶颗粒与刚性砂颗粒受力特性,分析橡胶颗粒提高饱和砂土抗液化强度的作用机理。研究结果表明:橡胶颗粒−砂混合物的动孔隙水压力发展曲线可以分为3个阶段,即快速增长阶段(初期动孔隙水压力呈不规则增长趋势,后期呈正弦波形式快速增长趋势)、呈正弦波形式缓慢增长阶段以及稳定阶段。加入橡胶颗粒显著提高饱和砂土的抗液化强度,并且随着橡胶颗粒体积分数增大,混合物的抗液化强度提高得更加明显;柔性橡胶颗粒在外荷载作用下能够产生较大的压缩变形而承担一部分外荷载,减小孔隙变形程度,在一定程度上抑制动孔隙水压力的产生和累积,进而提高混合物的抗液化强度;较大围压、较小循环应力比以及较小加载频率都有益于提高橡胶颗粒−砂混合物抗液化强度;橡胶颗粒−砂混合物的归一化动孔隙水压力与振次比的关系曲线符合A型动孔隙水压力曲线模型;本文所用材料的最优橡胶颗粒体积分数在10%左右,此时混合物的静力学强度不低于纯净砂土的静力学强度,并且加入橡胶颗粒可以有效提高饱和砂土的抗液化能力,改善其动力特性。