岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (7): 2369-2379.doi: 10.16285/j.rsm.2019.1560

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

橡胶砂弹性动力学参数的弯曲-伸缩元试验研究

姚玉文1,刘方成1,补国斌1,景立平2   

  1. 1. 湖南工业大学 土木工程学院,湖南 株洲 412007;2. 中国地震局 工程力学研究所 地震工程与工程振动重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150080
  • 收稿日期:2019-09-10 修回日期:2019-12-10 出版日期:2020-07-10 发布日期:2020-09-13
  • 作者简介:姚玉文,男,1994年生,硕士研究生,主要从事土动力特性、结构隔震与减震方面的研究
  • 基金资助:
    中国地震局工程力学研究所基本科研业务费专项资助项目(No. 2019D25);国家自然科学基金(No. 51708205);湖南省自然科学基金 (No. 2020JJ6073,No. 2020JJ4268)。

Laboratory study on elastic dynamic mechanics of rubber-sand mixture by bender-extender element method

YAO Yu-wen1, LIU Fang-cheng1, BU Guo-bin1, JING Li-ping2   

  1. 1. Civil Engineering College, Hunan University of Technology, Zhuzhou, Hunan 412007, China; 2. Key Laboratory of Earthquake Engineering and Engineering Vibration, Institute of Engineering Mechanics, China Earthquake Administration, Harbin, Heilongjiang 150080, China
  • Received:2019-09-10 Revised:2019-12-10 Online:2020-07-10 Published:2020-09-13
  • Contact: 补国斌,男,1986年生,博士,讲师,主要从事结构抗震和弹塑性分析方法研究。E-mail: guobinbu@hut.edu.cn E-mail:m17081402004@stu.hut.edu.cn
  • Supported by:
    This work was supported by the Scientific Research Fund of Institute of Engineering Mechanics, China Earthquake Administration (2019D25), the National Natural Science Foundation of China (51708205) and the Natural Science Foundation of Hunan Province (2020JJ6073, 2020JJ4268)

摘要: 橡胶砂作为一种廉价环保的土工材料,应用前景十分广阔,关于其力学特性的研究具有重要意义。采用弯曲–伸缩元法对橡胶砂进行了剪切波和压缩波联合测试,分别采用离散频率扫描法和初达波法确定了剪切波和压缩波的传播时间,进而得到其弹性动力学参数:初始剪切模量、侧限模量和泊松比,分析了橡胶含量和围压对橡胶砂弹性动力学参数的影响。结果表明:在同样围压下,随着橡胶含量的增加,橡胶砂初始剪切模量和侧限模量逐渐减小,初始泊松比逐渐增大;在同样橡胶含量下,随着围压的增大,橡胶砂初始剪切模量和侧限模量逐渐增大,初始泊松比逐渐减小。最后,在此基础上进行了两种因素耦合效应的分析以及相关力学机制的探讨。

关键词: 橡胶砂, 弯曲?伸缩元, 弹性动力学参数, 耦合效应, 力学机制

Abstract: Rubber-sand mixture, as a kind of low-cost and environmental protection geotechnical material, has broad applications, and the research on its mechanical properties is of great significance. In this study, the combined test of shear wave and compression wave for rubber-sand mixture is carried out by bender-extender element method. The propagation time of shear wave and compression wave is determined by discrete frequency scanning method and initial arrival wave method, respectively. After that, the elastic dynamic parameters such as initial shear modulus, constrained modulus and Poisson's ratio, are obtained. The influence of rubber content and confining pressure on elastic dynamic parameters of rubber-sand mixture is analyzed as well. The results show that under the same confining pressure, with the increase of rubber content, the initial shear modulus and constrained modulus of rubber-sand mixture gradually decrease, and the initial Poisson's ratio gradually increases. Under the same rubber content, with the increase of confining pressure, the initial shear modulus and constrained modulus of rubber-sand mixture gradually increase, and the initial Poisson's ratio gradually decreases. Finally, the coupling effect of the two factors and the related mechanical mechanism are analyzed.

Key words: rubber-sand mixture (RSM), bender-extender element, elastic dynamic parameters, coupling effect, mechanical mechanism

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[1] 徐毅青, 邓绍玉, 葛琦. 锚索预应力初期与长期损失的预测模型研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1663-1669.
[2] 刘方成, 吴孟桃, 杨 峻, . 土工格栅加筋橡胶砂强度特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 580-591.
[3] 周恩全, 王琼, 宗之鑫, 陆建飞. 饱和橡胶砂动力特性动三轴试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3797-3804.
[4] 雷 达, 蒋关鲁, 孙圣杰, 戚志慧, 李安洪, . 基于振动台试验的抗滑桩加固斜坡桥基研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 127-134.
[5] 吴孟桃,刘方成,陈巨龙,陈 璐. 含水率对大应变下橡胶砂动剪模量和阻尼比的影响[J]. , 2018, 39(3): 803-814.
[6] 陈 拓,陈国庆,黄润秋,刘 明. 考虑高边坡强卸荷的锚索锚固力耦合变化模型[J]. , 2018, 39(11): 4125-4132.
[7] 刘方成 ,陈 璐 ,王海东,. 橡胶砂动剪模量和阻尼比循环单剪试验研究[J]. , 2016, 37(7): 1903-1913.
[8] 刘方成,陈巨龙,王海东,任东滨,陈 璐,. 一种大型循环单剪试验装置研究[J]. , 2016, 37(11): 3336-3346.
[9] 刘方成,张永富,任东滨. 橡胶砂应力-应变特性三轴-单剪联合试验研究[J]. , 2016, 37(10): 2769-2779.
[10] 王清标 ,张 聪 ,王 辉 ,温小康 ,施振跃 ,吕荣山 ,王天天,. 预应力锚索锚固力损失与岩土体蠕变耦合效应研究[J]. , 2014, 35(8): 2150-2156.
[11] 邹宗兴 ,唐辉明 ,熊承仁 ,刘 晓 ,倪卫达 ,葛云峰,. 高速岩质滑坡启动弹冲加速机制及弹冲速度计算 ——以武隆县鸡尾山滑坡为例[J]. , 2014, 35(7): 2004-2012.
[12] 刘先珊 ,许 明 . 基于三维流-固耦合模型的油井出砂细观机制研究[J]. , 2013, 34(8): 2363-2370.
[13] 郑明新、孔祥营、刘伟宏、. 新型抗滑结构围桩-土的耦合效应分析[J]. , 2013, 34(6): 1709-1715.
[14] 吴 永 ,何思明 ,裴向军 ,李新坡 . 震后沟道泥石流启动条件——松散堆积体雨中失稳的水力学机制分析[J]. , 2012, 33(10): 3043-3050.
[15] 蒋中明 ,冯树荣 ,陈胜宏 ,张新敏. 裂隙岩体高压压水试验水-岩耦合过程数值模拟[J]. , 2011, 32(8): 2500-2506.
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[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[4] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[5] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[6] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[7] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .
[8] 张明义,刘俊伟,于秀霞. 饱和软黏土地基静压管桩承载力时间效应试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3005 -3008 .
[9] 康厚荣, ,雷明堂,张谢东,赵杰华. 贵州省公路工程岩溶环境区划[J]. , 2009, 30(10): 3032 -3036 .
[10] 吴 亮,钟冬望,卢文波. 空气间隔装药爆炸冲击荷载作用下混凝土损伤分析[J]. , 2009, 30(10): 3109 -3114 .