岩土力学 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (3): 705-713.doi: 10.16285/j.rsm.2023.0423

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

橡胶混合黏土小应变剪切模量特性试验研究

周恩全1,白宇航1,姚缘1,王龙2,陆建飞1   

  1. 1. 江苏大学 土木工程与力学学院,江苏 镇江 212013;2. 江南大学 环境与土木工程学院,江苏 无锡 214122
  • 收稿日期:2023-04-04 接受日期:2023-05-29 出版日期:2024-03-11 发布日期:2024-03-20
  • 作者简介:周恩全,男,1986年生,博士,副教授,主要从事环境岩土工程及土动力学研究。E-mail: enquan1986@126.com
  • 基金资助:
    江苏省自然科学基金(No.BK20210479);南京市交通运输科技项目(No.2022)

Experimental study on small-strain shear modulus of rubber-clay mixtures

ZHOU En-quan1, BAI Yu-hang1, YAO Yuan1, WANG Long2, LU Jian-fei1   

  1. 1. Faculty of Civil Engineering and Mechanics, Jiangsu University, Zhenjiang, Jiangsu 212013, China; 2. Faculty of Environment and Civil Engineering, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China
  • Received:2023-04-04 Accepted:2023-05-29 Online:2024-03-11 Published:2024-03-20
  • Supported by:
    This work was supported by the Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20210479) and the Transportation Science and Technology Project of Nanjing (2022).

摘要:

为了研究橡胶混合黏土(混合土)的动变形特性,对不同橡胶掺量、橡胶粒径和围压的混合土开展共振柱试验,分析动剪切模量和阻尼比λ  的发展规律,并基于二元介质模型,提出了表达混合土接触状态的骨架孔隙比esk计算方法,进一步依托骨架孔隙比esk对混合土的最大动剪切模量Gmax进行评价。结果表明:掺入橡胶颗粒后,混合土的G减小,λ 增大,且橡胶掺量增大时,混合土的G减小、λ 增大;围压增大时,混合土的G增大、λ减小;橡胶粒径增大时,混合土的G增大、λ减小。随着橡胶掺量增大,骨架孔隙比esk增大,Gmax降低;在相同橡胶掺量时,随着橡胶粒径的增大,esk增大,Gmax升高。在Hardin公式的基础上,基于骨架孔隙比esk提出了考虑橡胶掺量和橡胶粒径的Gmax表征模型,该模型具有较好的准确性,可为评价橡胶混合黏土Gmax提供依据。

关键词: 橡胶混合黏土, 动剪切模量, 阻尼比, 骨架孔隙比, Hardin模型

Abstract:

In order to study the dynamic deformation characteristics of rubber-clay mixtures, resonance column tests were conducted on mixtures with different rubber contents, rubber particle sizes, and confining pressures. The development patterns of dynamic shear modulus G and damping ratio λ were analyzed. A calculation method for skeleton void ratio esk expressing the contact state of mixtures was proposed based on the binary medium model. Furthermore, the maximum dynamic shear modulus Gmax of mixtures was evaluated based on skeleton void ratio esk. The results show that adding rubber particles leads to a decrease in G and increase in λ. As the rubber content increases, G decreases and λ increases. Additionally, G increases and λ decreases with increasing confining pressure. Moreover, G increases and λ decreases with increasing rubber particle diameter. With an increase in rubber content, the skeleton void ratio esk increases and Gmax decreases. At the same rubber dosage, as the rubber particle size increases, esk increases and Gmax rises. Based on Hardin’s formula, a characterization model of Gmax considering rubber content and rubber particle size is proposed using skeleton void ratio esk. The model exhibits good accuracy and can serve as a basis for evaluating Gmax of rubber-clay mixtures.


Key words: rubber-clay mixtures, dynamic shear modulus, damping ratio, skeleton void ratio, Hardin model

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[1] 陈国兴, 韩勇, 梁珂, . 徐州城区黏性土与粉土的动剪切模量与阻尼比特性[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 163-172.
[2] 王盛年, 苏俊, 郭双枫, 谷雷雷, 陈泽玮, 赵凯, . 地聚物稳定粗粒填料静动力学特性试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 350-364.
[3] 潘家军, 孙向军, 左永振, 王俊鹏, 卢一为, 韩冰. 骨架孔隙比对粗粒土强度变形特性的影响研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(8): 2186-2194.
[4] 周恩全, 姚缘, 崔磊, 王龙. 非饱和橡胶粉土抗剪强度特性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(7): 1949-1958.
[5] 王奕霖, 李飒, 段贵娟, 李怀亮, 赵福臣. 深海超软土动剪切模量与阻尼比特性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(11): 3261-3271.
[6] 庄心善, 周荣, 周睦凯, 陶高梁, 金合意. 孔隙溶液对循环荷载作用下膨胀土 累积变形及阻尼比影响研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 1-10.
[7] 刘汉香, 别鹏飞, 李欣, 魏应松, 王铭萱, . 三轴多级循环加卸载下千枚岩的力学特性及 能量耗散特征研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 265-274.
[8] 侯娟, 邢行, 徐东, 陆向前, . 土工膜-土工布界面动力剪切特性试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(2): 365-376.
[9] 原鹏博, 朱磊, 钟秀梅, 董兰凤, 谌文武, . 酶诱导碳酸钙沉淀加固遗址土动力特性试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(12): 3385-3392.
[10] 庄心善, 周睦凯, 陶高梁, 周 荣, 彭承鸿, 林万锋. 循环荷载下发泡聚苯乙烯改良膨胀土动弹性 模量与阻尼比试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2427-2436.
[11] 刘飞禹, 江淮, 王军, . 砾石−格栅界面循环剪切软化特性试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1485-1492.
[12] 王柳江, 刘斯宏, 赵志杰, 沈超敏, 鲁洋. 土工袋界面动力特性的循环直剪试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1625-1634.
[13] 雷华阳, 许英刚, 缪姜燕, 刘旭. 动渗耦合作用下软黏土动力特性试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 601-610.
[14] 王涛, 刘斯宏, 宋迎俊, 孔维民, . 基于骨架孔隙比的土石混合料强度变形特性[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 2973-2983.
[15] 蒋长宝, 魏 财, 段敏克, 陈昱霏, 余塘, 李政科, . 饱水和天然状态下页岩滞后效应及阻尼特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1799-1808.
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[1] 刘振平,贺怀建,李 强,朱发华. 基于Python的三维建模可视化系统的研究[J]. , 2009, 30(10): 3037 -3042 .
[2] 蔚立元,李术才,徐帮树. 舟山灌门水道海底隧道钻爆法施工稳定性分析[J]. , 2009, 30(11): 3453 -3459 .
[3] 尚守平,岁小溪,周志锦,刘方成,熊 伟. 橡胶颗粒-砂混合物动剪切模量的试验研究[J]. , 2010, 31(2): 377 -381 .
[4] 刘方成,尚守平,王海东. 固结压力相关的黏土动力特性模型研究及应用[J]. , 2010, 31(5): 1437 -1444 .
[5] 贾善坡,陈卫忠,杨建平,陈培帅. 基于修正Mohr-Coulomb准则的弹塑性本构模型及其数值实施[J]. , 2010, 31(7): 2051 -2058 .
[6] 王志达,龚晓南. 浅埋暗挖人行地道开挖进尺的计算方法[J]. , 2010, 31(8): 2637 -2642 .
[7] 孔令伟,周葆春,白 颢,陈 伟. 荆门非饱和膨胀土的变形与强度特性试验研究[J]. , 2010, 31(10): 3036 -3042 .
[8] 王旭东,郭青林,李最雄,小泉圭吾,舛屋直. 敦煌莫高窟洞窟围岩渗透特性研究[J]. , 2010, 31(10): 3139 -3144 .
[9] 李云鹏,王芝银. LNG储罐高低承台桩基础抗震性能对比分析[J]. , 2010, 31(S2): 265 -269 .
[10] 赵 奎,王晓军,刘洪兴,邬长福,张金龙. 布筋尾砂胶结充填体顶板力学性状试验研究[J]. , 2011, 32(1): 9 -14 .