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

中图分类号: TU435
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