废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土的工程特性与本构模型研究

针对日益增加的废弃轮胎堆置所带来的严重环境问题，配制了废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土。为将这种既环保又具有良好工程特性的土工材料推向工程实践，采用室内试验和理论分析相结合的方法，对其工程特性和本构模型进行研究。（1）研究废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土的物理特性，并建立混合土密度的理论计算公式。（2）研究废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土的强度特性，建立混合土的无侧限抗压强度公式，得到抗剪强度指标，并进行抗剪强度机理分析。（3）研究废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土的变形特性，并进行影响因素分析，在此基础上，通过岩土微细结构电镜扫描，得到混合土的裂隙发展规律和渐进破坏细观机理，进而研究混合土细观结构变化与宏观变形特性之间的关系。(4)基于废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土力学特性的试验研究结果，建立可以考虑混合土结构性的弹塑性本构模型。研究成果将为废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土的推广应用提供理论依据。

近年来，随着我国汽车工业的迅猛发展，废弃轮胎引起的环境污染和资源浪费问题日益严重。废弃轮胎长期露天堆放，不仅占用土地资源，恶化自然环境，破坏植被生长，而且经过日晒雨淋，极易滋生蚊虫，传播疾病，影响人类健康，还容易引发火灾，危及生态环境。另外，随着我国经济的高速发展，国家基础建设不断整合和更新，在土木、水利以及市政工程中，产生了大量的工程弃土，这些工程弃土不能直接被工程利用，而且处理费用高，占用土地，破坏环境。因此，对废弃轮胎和工程弃土进行综合利用，并将其延伸制品作为重要的再生资源广泛应用于土木、交通和建筑工程等领域，已成为我国循环经济和可持续发展的重要研究课题。. 针对废弃轮胎和工程弃土造成的资源浪费、环境污染和传统土木工程填筑材料日益缺乏的问题，提出将废弃轮胎橡胶颗粒、工程弃土、水泥和水进行混合，形成一种新型的土工合成材料，即废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土，简称RST混合土。它是一种具有高附加值的新型土工填筑材料，具有重度小、自立性好、快硬性和密度可调等优点，能够很好地解决土木工程中的桥头跳车、边坡填土、路基沉降、管道沟回填、挡土墙稳定等技术难题，具有十分重要的理论科学意义和工程应用价值。. 为了将这种既环保又具有良好工程性质的新型土工材料推向工程实践，首先，采用室内试验方法对制备废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土的原材料的物理力学特性进行了研究，同时，确定了废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土的配比设计方案和试样制备方法，并对废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土的密度特性进行了研究，建立了混合土密度的理论计算公式；然后，分别采用无侧限抗压强度试验、三轴固结不排水剪切试验和各向等压试验对废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土的强度特性和变形特性进行了研究，同时，进行了影响因素分析，分别得到了胶粒土比、灰土比、水土比、养护龄期、围压等对废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土强度特性和变形特性的影响规律和影响机理，得到了抗剪强度指标，进而通过岩土微细结构扫描试验，探讨了废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土的裂隙发展规律和细观渐进破坏机理，得到了混合土细观结构变化与宏观变形特征之间的关系；在此基础上，建立了可以考虑废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土结构性的弹塑性本构模型；最后，通过动三轴试验分别研究了废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土的动强度特性和动变形特性。研究成果可为废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土的推广应用提供理论依据。