飞机轮载作用下土质道面轮辙特征仿真分析

本文基于ABAQUS有限元软件建立了飞机轮胎-土质道面相互作用有限元模型,通过在预设土质道面上改变轮胎胎压、轮胎荷载和运行次数来分析三者对土质道面垂直应力分布和轮辙特征的影响规律,并建立在三者共同影响下的最大轮辙深度数学模型。结果表明,土质道面最大轮辙深度随轮胎胎压、轮胎荷载和运行次数的增大而增大。

不同农用拖拉机轮胎参数对土壤的影响

为提高农机作业效率和土壤利用率,研究不同轮胎参数对土壤的影响。该文选取拖拉机胎面花纹、轮胎胎压和轮胎尺寸为影响因素,以土壤压实度为评价指标,开展了三因素三水平正交试验。通过试验结果的分析可知,深花纹设计能够提供更好的抓地力,但会增加土壤的挤压;轮胎胎压的调节能够在一定范围内影响土壤紧实度,高胎压能够减少土壤的挤压,但也降低了抓地力,大尺寸轮胎能够降低单位面积上的压力,减缓土壤的压实程度。综合考虑,该文选取中等花纹轮胎、胎压为435 psi、轮胎尺寸为1.2 m,能够最大程度地减少对土壤的负面影响,保护土壤结构和生态环境,提高农业生产效率。

路边土壤重金属锌的污染源解析

随着公路建设步伐的加快和汽车保有量的增加,公路交通源是除工业污染源外土壤重金属污染物的主要排放源之一,已对路边土壤造成不同程度的污染,其中重金属锌(Zn)为主要污染元素之一。以往的研究多侧重于路边土壤重金属Zn的污染特征、分布规律及定性来源的分析等方面,对路边土壤中重金属Zn的定量解析尚缺系统分析。该研究以路边土壤、大气和路面沉积物为研究对象,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定路边大气降尘、路面沉积物、汽车轮胎以及路边土壤中Zn同位素值,采用同位素示踪法定量分析路边土壤中Zn污染来源及相对贡献率。结果表明:汽车轮胎的磨损对路边土壤Zn的贡献最大,其次是路面沉积物,最后是路边大气降尘。其中,非工业区轮胎磨损、路面沉积物和大气降尘分别对路边土壤中Zn的贡献率为71%~77%、12%~18%和10%~11%;工业区轮胎磨损、路面沉积物和大气降尘对路边土壤中Zn的贡献率为65%~70%、19%~24%和10%~12%。研究结果可为路边土壤重金属Zn污染的预防与防治提供依据。

废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土强度特性试验研究

废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土(RST轻质土)是一种由原料土、废弃轮胎橡胶颗粒、水泥和水混合而成的新型轻质填筑材料。它不仅可以减小资源浪费和环境污染,还具有轻质高强的优点,可以改善填土的工程性质。为了研究其抗剪强度特性,对不同配合比的废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土,进行常规三轴固结不排水剪切试验,得出了固结不排水剪破坏形态及应力应变曲线、孔压应变曲线形态。结果表明随着橡胶颗粒含量的增加,RST轻质土的应力应变曲线从软化型向硬化型过渡。试验还得出了材料配比对固结不排水剪切试验下RST轻质土的抗剪强度、抗剪强度指标及孔隙水压力系数的影响规律,并从强度机理和土体骨架结构的角度分别解释了材料配比影响抗剪强度指标和孔隙水压力系数的原因,结果表明RST轻质土的强度可以用灰土比进行线性拟合。研究成果可作为进一步研究这种新材料本构关系的依据。

废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土无侧限抗压强度试验

为了研究以废弃轮胎橡胶颗粒作为轻质材料的拌合轻质混合土的配比和强度的关系,通过室内土工试验,分析了橡胶颗粒含量、水泥含量、含水量和养护龄期对该混合土的无侧限抗压强度的影响以及橡胶颗粒含量、水泥含量对其应力—应变曲线形态的影响。得到了试样强度和变形随混合土配合比变化的规律。试验表明,在一定范围内改变这种混合土的配合比,可以调节混合土的强度和和易性,使其满足工程应用的需要,为下一步研究这种新型材料的本构关系和轻量性奠定基础。

废旧轮胎颗粒水泥混合土土工特性研究

砂土或黏土中加入废旧轮胎颗粒和水泥,可对土体进行改良,增加稳定性,提高强度和耐久性,同时可降低造价等,如用作路基或挡墙填料,或用作海岸涂层材料等,具有广阔的应用前景。对添加轮胎颗粒后的混合土进行了系列试验研究,以探讨混合土的土工力学特性。结果表明:养护龄期、轮胎颗粒和水泥含量对混合土无侧限抗压强度有较大影响,随轮胎颗粒含量减小,混合土渗透系数随之减小,CBR值(加州承载比)相应增加,剪切模量随之增加。试验表明,混合土用作改性土工材料其力学性能优良。

废弃轮胎胶粉改良膨胀土的抗剪强度研究

为了提高资源的循环利用,减少废弃轮胎对环境的潜在影响,对废弃轮胎胶粉改良膨胀土的强度特性进行研究。在不同含水量15%,18%,21%下,以不同比例废弃轮胎胶粉10%,20%,30%与膨胀土混合后进行固结快剪实验。在试验过程中综合考虑法向应力,胶粉含量对膨胀土抗剪强度的影响,以及剪切位移与对应的剪应力的关系,总结出膨胀土改良后的抗剪强度变化特征。结果表明内摩擦角和膨胀土的抗剪强度随废弃轮胎胶粉含量的增加而增大,内摩擦角的变化不大,黏聚力的变化较为显著。同时证实了废弃轮胎胶粉改良膨胀土效果较为显著,为膨胀土改良提供了一个新的改良方法。

轮胎颗粒混合土动力特性参数影响规律试验研究

废旧轮胎碎片颗粒与砂土混合用作路基或挡墙填料、建筑物基础隔震体系等具有质轻、土压力小、减震隔振效果好、耐久性优良、费用低廉的特点。通过室内数字化动三轴试验，重点对比研究了废旧轮胎颗粒含量及围压对混合土及纯砂土动强度、动弹性模量和等效阻尼比等主要动力特性参数的影响规律。结果表明，在相同围压和动剪应力比条件下，混合土动强度相对纯砂土略有降低（最大降低量约20 kPa，即约8%）；所有配比混合土动弹性模量均小于纯砂，且减小效果显著，最大减小量约22 MPa（即约60%）；混合土等效阻尼比先随轮胎颗粒含量的增大而增加，之后又随之减小，临界含量值介于30%～40%之间，混合土等效阻尼比相对纯砂土最大增加量约91%。结果证实，混合土剪切刚度有效降低，可以发挥减震隔振的优势。

废旧轮胎颗粒水泥混合土三轴试验研究

世界各地废旧轮胎的黑色污染给环境保护造成了很大的压力.废旧轮胎颗粒水泥混合土质轻、强度和韧性较高、抗震减震、防渗性能优越,可用于护岸护坡的涂层材料以减小裂缝和变形.对废旧轮胎颗粒水泥混合土开展了三轴试验,主要探讨了混合土的强度特性以及轮胎颗粒含量的影响.试验结果表明,黏土中掺入微量水泥和一定比例的废旧橡胶轮胎颗粒,能够改善混合土的性能,提高混合土抗剪强度.当水泥含量恒定时,轮胎颗粒含量约20%时为临界值,此时黏聚力和强度达到最大.

废旧轮胎加筋路堤边坡数值模拟计算分析

在前期振动台模型试验的基础上,通过FLAC^(3D)数值模拟计算对比分析,对地震作用下路堤边坡模型的加速度响应性能,废旧轮胎的加筋效果进行了探讨。结果表明,与素土边坡相比,废旧轮胎加筋可有效地阻隔地震力的传递,降低路堤边坡对地震加速度的放大效应和路堤边坡的位移响应,显著地减弱土体在地震作用下的破坏程度。在1/3坡高以后,加筋边坡加速度放大倍数都逐渐增大,且素土与加筋土加速度放大倍数差别开始变得显著,并在靠近路堤边坡顶部位置达到最大值。FLAC^(3D)数值模拟计算出来的轮胎加筋加速度放大倍数略小于振动台试验的结果。

非道路车辆轮胎-土壤相互作用建模方法及试验技术综述

轮胎-土壤相互作用研究是非道路车辆地面力学发展的重要基础,其中轮胎-土壤试验技术和轮胎建模方法对非道路车辆驱动系统设计、驱动算法开发以及整车牵引性能评估均具有重要意义。为明确非道路车辆轮胎-土壤相互作用研究中轮胎建模方法与试验技术的未来发展方向,该研究首先概述了国内外轮胎-土壤相互作用研究中所涉及的核心试验技术,包括土壤力学性能试验和室内单轮土槽试验,然后重点总结了轮胎-土壤相互作用的轮胎模型建立方法,将现有轮胎建模方法归纳为经验建模、数值建模和半经验建模,剖析比较了三种建模方法的优缺点和适用场景,并就每种建模方法列举了若干应用实例。最后,结合智能传感、智能测量、机器学习、整车协同等先进领域最新进展,提出了轮胎-土壤相互作用下轮胎建模方法和试验技术的未来研究重点与发展方向,以期为非道路车辆轮胎-土壤相互作用研究提供理论依据和技术参考。

人字形花纹轮胎压实土壤垂直应力分布规律研究

为了完善人字形花纹轮胎在影响因素下压实土壤形成的垂直应力分布规律,并且明确这些因素对于垂直应力的影响,该文使用应力传感器在自主设计并搭建的单轮土槽试验台架上,进行人字形花纹轮胎压实土壤表层垂直应力分布规律的研究,并利用多元线性回归法建立垂直应力和影响因素之间的预测方程,主要结果:1)当胎压为 69 kPa 时,土壤-轮胎表层垂直应力分布曲线相对平坦并且垂直应力峰值渐渐发生在距离轮胎边缘 1/4 处,而当胎压为 138 和 207 kPa时,垂直应力峰值发生在轮胎中心处;2)载荷对于垂直应力的影响最大,然后依次是胎压、行驶速度、纵向距离和横向距离;3)垂直应力与胎压和行驶速度成线性关系,与载荷、横向距离和纵向距离成抛物线关系;4)轮刺产生的垂直应力是胎面产生的垂直应力的 1.2~2.3 倍,而且越靠近轮胎宽度方向的边缘,轮刺的影响越大。研究结果能够对拖拉机的通过性分析提供有力的理论分析依据,基于建立的预测方程,在实际应用中通过改变这些影响因素值的大小,减小垂直应力,从而减小土壤压实。该研究可为拖拉机的通过性分析提供理论依据。

废弃轮胎橡胶颗粒改性膨胀土的试验研究

废弃轮胎破碎后与土混合可改善土的工程特性,为提高废旧轮胎的循环利用和解决膨胀土工程问题提供了新途径。取湖北荆州膨胀土,掺入废弃轮胎橡胶颗粒形成改性膨胀土,完成了素膨胀土和改性膨胀土的物理特性、胀缩特性、强度特性试验。结果表明,当轮胎橡胶颗粒的掺量(质量百分数)小于23%时,改性膨胀土的液限和塑性指数随掺量的增加而增大,但塑限基本不变;最大干密度较素膨胀土降低,最优含水率基本不变化;改性膨胀土的粘聚力和抗剪强度较素膨胀土明显下降;粘聚力总体上随掺量的增加而减小,但抗剪强度和内摩擦角随掺量的增加变化不大;改性膨胀土的胀、缩性明显减弱,当橡胶颗粒的掺量为23%时,对胀缩特性的改善效果最佳。

轮胎条加筋土工程特性

轮胎条具有的特殊工程特性有益于土木工程应用。以废旧轮胎为加筋材料与砂土混合形成新型轮胎条加筋土,因轮胎条的低密度,高摩擦性,高弹性及高绝热性而大大改善了砂土的工程特性。这种新型土工复合材料,不仅为处理废旧轮胎开避了新途径,又为路堤、边坡及挡墙回填工程等提供了新思路和新材料。本文综述了轮胎条加筋土的密度特性、强度特性和压缩特性,分析了轮胎条加筋土工程特性改善的机理,给出了典型轮胎条加筋土的工程应用实例,期望推进这项环境岩土工程技术在中国的发展。

单轴压力下RST轻质土变形特性及其细观机理分析

通过无侧限抗压强度试验和细观试验,研究了废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土(RST轻质土)在单轴压力作用下的变形特性及其细观成因,得到了应力-应变曲线与材料配合比的关系以及有代表性的细观图片.无侧限抗压强度试验结果表明:RST轻质土的应力-应变曲线为软化型,可以被概括为压密、弹性变形、塑性变形、软化4个特征阶段.细观试验结果表明:在处于加载初期的压密阶段,最先发生变化的是试样内部的孔洞,这些孔洞在外荷的作用下有闭合的趋势,但不会完全消失;由外荷造成的裂缝的出现标志着塑性变形阶段的开始,外荷引发的裂缝最初会从试样内部原有的孔洞以及橡胶颗粒和水泥土的结合面上开展.试验结果还表明,土体的宏观现象是其细观结构变化的体现,废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土的细观孔隙裂缝发展情况可以解释其宏观应力-应变曲线的形态特征.

废旧轮胎胶粉对高岭土变形和渗透性质的影响

废旧轮胎胶粉用于填埋场衬垫材料改性,是提高衬垫系统有效性和扩展废旧轮胎资源化利用途径的一种手段。以高岭土作为黏性土的代表,开展废旧轮胎胶粉-高岭土混合土的力学和水力学性质试验,重点探讨胶粉掺量及尺寸对混合土渗透性、压缩性和收缩性的影响规律。研究表明,废旧轮胎胶粉-高岭土混合土的渗透系数、压缩系数、回弹指数、固结系数和体缩率等均随胶粉掺入比的增加而增大。高岭土及混合土的无侧限抗压强度大于200k Pa,50k Pa和200k Pa压力下渗透系数满足≤1.0×10^(-7)cm·s^(-1)的要求,均属于中压缩性土,且体缩率小于体积应变合格值4%。与30目胶粉相比,12目胶粉-高岭土混合土压缩性和回弹量较小、固结系数较大,胶粉尺寸对无侧限抗压强度、体缩率和渗透系数的影响不显著。在本文试验条件下,为提高黏土衬垫对有机污染物的吸附能力并满足渗透性、强度及变形的要求,12目25%胶粉改性黏土可作为填埋场黏土衬垫材料。

废旧轮胎橡胶颗粒与黏土混合土的剪切特性

采用Shear Trac-II型直剪仪,对废旧轮胎橡胶颗粒与黏土混合土的剪切特性进行了研究,探讨了橡胶颗粒掺量、粒径对黏土混合土抗剪强度的影响,建立了抗剪强度指标与橡胶颗粒掺量及粒径之间的关系,并通过轻型压实法分析了混合土的压实指标。结果表明:混合土的最大干密度与最优含水率均随橡胶颗粒掺量增加逐渐减小,当掺量高于15%后,其减小趋势明显减弱。当橡胶颗粒掺量为40%时,混合土的抗剪强度最高,其抗剪强度较黏土提高了20%~40%。橡胶颗粒掺量低于20%时,增大橡胶颗粒粒径可使混合土的抗剪强度显著提高。混合土的黏聚力随掺量增加先增大后减小,内摩擦角则逐渐增大。在剪切过程中,试样表现出先剪缩后剪胀的特性,且在低压力、掺入大粒径橡胶颗粒时,其剪胀特性较明显。

废弃橡胶-砂混合物热传导特性与预测模型研究

为研究添加废弃橡胶对砂导热性能的影响规律,通过室内热探针试验测试了不同制备状态下废弃橡胶-砂混合物的导热系数,研究了导热系数随橡胶掺量、含水率和干密度变化的变化规律,分析了多种因素对橡胶-砂混合物热传导特性的综合影响,并在所得试验数据基础上,建立了基于人工神经网络技术的导热系数预测模型,对模型的有效性和适用性进行了验证。结果表明:添加橡胶颗粒可显著降低砂的导热性能,橡胶-砂混合物的导热系数随橡胶掺量的增加而降低,降幅与含水率密切相关;增加含水率会提高橡胶-砂混合物的导热系数,超过临界含水率后,导热系数基本不变,本文橡胶-砂混合物的临界含水率约为8%;增大干密度有利于砂、橡胶颗粒之间的良好接触,提高热量在混合物中的传输效率,进而增大橡胶-砂混合物的导热系数;人工神经网络计算模型可有效预测橡胶-砂混合物的导热系数,预测值与实测值的相关系数R~2大于0.85,相对误差绝对值小于10%,模型预测精度满足工程设计的需求且具有良好的适应性。建议今后开展橡胶、砂颗粒形貌对其混合物导热性能的影响研究,以助于进一步揭示热量在多孔颗粒介质中的传递机理。

膨胀土-胶粉(ESR)强度特性室内试验研究

膨胀土是一种特殊的区域性黏土,在我国分布非常广泛,所引起的灾害问题也日益突出。为了提高资源的循环利用,减少膨胀土灾害潜在的影响,笔者进行一系列用废弃轮胎胶粉改良膨胀土的探索。主要是通过室内无侧限抗压强度试验,研究膨胀土及膨胀土-胶粉（expansive soil-rubber,简称ESR）强度特性,进一步分析胶粉含量、含水率等因素对无侧限抗压强度的影响,根据试验结果总结出胶粉改良膨胀土无侧限抗压强度的最佳含量为20%,同时证明了废弃轮胎胶粉改良膨胀土具有良好的效果,从而为膨胀土改良开拓一个新的方法。

浅析废旧轮胎固土植草在土质边坡支护工程中的应用

废旧轮胎固土植草支护土质边坡,能起到增强边坡表层稳定的效果,改善边坡自然生态系统,变废为宝,降低工程投资,使生产建设与生态系统相协调,达到美化公路路容的效果。