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废旧轮胎作为土工材料在工程应用中的力学性能研究

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外对废旧轮胎的利用及研究现状

1.2.1 我国废旧轮胎循环利用的发展情况

1.2.2 国外及港台地区废旧轮胎循环利用的发展情况

1.3 废旧轮胎在土木工程中的利用

1.3.1 废旧轮胎在道路建设中的应用

1.3.2 用于边坡加固

1.3.3 取代碎石作为渠道回填冻胀材料及排水层

1.3.4 制作轮胎碎块排水桩用于抑制地层液化变形

1.3.5 废旧轮胎用于陡坡填土及台背回填及坡面绿化工程

1.3.6 废旧轮胎用于桥墩工程

1.3.7 废旧轮胎的其他工程应用

1.5 本文的主要工作及技术路线

第二章 轮胎构造及其组成材料对环境的影响

2.1 轮胎的分类与构造及力学性能

2.1.1 轮胎的分类

2.1.2 轮胎的构造

2.1.3 轮胎的力学性能

2.2 废旧轮胎对环境的影响

2.2.1 轮胎胶粉对环境的影响评价

2.2.2 相关问题研究总结

2.3 本章小结

第三章 废旧轮胎在土工应用中的试验研究

3.1 试验的内容和目的

3.1.1 实验内容

3.1.2 实验目的

3.2 废旧轮胎与钢塑条带的室内拉伸试验

3.2.1 试验目的

3.2.2 仪器设备及试验材料

3.2.3 应变测量装置

3.2.4 操作步骤

3.2.5 试验结果处理及分析

3.3 土钉的纯弯曲试验

3.3.1 试验目的

3.3.2 仪器设备及试验步骤

3.3.3 试验结果及分析

3.4 废旧轮胎-土复合体无侧限抗压强度试验

3.4.1 试验目的及意义

3.4.2 仪器设备及试验材料

3.4.3 试验步骤及操作过程

3.4.4 试验结果整理

3.4.5 试验结果分析及结论

3.5 废旧轮胎与粗颗粒料复合体的饱和固结排水试验

3.5.1 试验目的及意义

3.5.2 试验内容

3.5.3 试验仪器设备及材料

3.5.4 试验参考标准

3.5.5 仪器设备的检定、标准及检查

3.5.6 试样的尺寸及制备

3.5.7 试样的饱和、剪切

3.5.8 试验操作过程

3.5.9 试验结果整理

3.5.10有关试验参数关系曲线图的绘制

3.5.11试验结果分析

3.5.12试验结论

3.6 土钉的现场拉拔试验

3.6.1 试验目的及意义

3.6.2 试验内容

3.6.3 试验设备

3.6.4 试验结果及分析

3.6.5 试验结论及建议

3.7 本章小结

第四章 废旧轮胎的工程应用实例及其数值模拟分析

4.1 废旧轮胎的工程应用实例

4.1.1 废旧轮胎在筑堤工程中的应用

4.1.2 废旧轮胎在土质边坡加固工程中的应用

4.2 废旧轮胎在筑堤及边坡工程应用中的数值模拟

4.2.1 Geo-Studio简介

4.2.2 废旧轮胎筑堤工程的数值模拟

4.2.3 废旧轮胎在边坡加固应用中的模拟分析

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.1.1 分析了废旧轮胎的回收利用方法

5.1.2 废旧轮胎在土工中的应用形式及对环境的影响

5.1.3 废旧轮胎的试验研究及数值分析

5.2 展望

参考文献

致谢

附录

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摘要

随着经济的发展和人民生活水平的提高,汽车的使用量也越来越多,由此产生的固体废弃物-废旧轮胎对环境造成的危害也越来越严重,如何更好的利用废旧轮胎则成为关键问题。本文就废旧轮胎作为土工材料应用于工程建设的可行性进行了相关研究,包括废旧轮胎作为土工材料应用中的形状尺寸及相应的应用形式、废旧轮胎自身结构组成及力学性能、废旧轮胎-土复合体室内试验、废旧轮胎在工程中的实际应用及废旧轮胎加筋作用下的筑堤、护坡数值模拟等几个方面。本文的主要工作及成果如下:
   (1)分析了废旧轮胎目前回收再利用的几种主要途径以及各种方法存在的利弊,重点研究了废旧轮胎作为土工材料用于工程建设的几种主要形式和方法。
   (2)根据废旧轮胎自身的组成材料及力学特性,重点研究分析了废旧轮胎对环境的影响因素,详细说明了废旧轮胎应用于工程建设时不对环境造成污染(重点是对水质污染)的方法,以及防止废旧轮胎自身阴燃所采取的措施。
   (3)对废旧轮胎-土复合体受力和变形特性进行了试验研究。研究结果表明:轮胎-填充材料复合体应力应变关系曲线随着材料填充密度的增加由凹形硬化转为凸形硬化;复合体试样的初始压缩变形较大,在工程应用中应考虑不利变形的消除;在试样的压缩过程中,在轮胎、不同部位填充料之间存在着应力的再分配。
   (4)在加载-卸载-加载的循环加载过程中有回滞环的存在,表明在试样体变形过程中伴随有能量的损耗。复合体试样中的轮胎对腔内填充材料具有侧向作用;土体在废旧轮胎加筋作用下能够获得一定增量的准粘聚力△c;此外,复合体能够减小自重,增加工程的稳定性。
   (5)对废旧轮胎作为抗拉筋体用于土钉加固工程进行了初步探讨,分析表明废旧轮胎具有一定的抗拉拔性能,废旧轮胎加筋土钉用于浅层土质边坡加固和临时开挖工程加固具有可行性,特别是其柔性加固的特点对于防止边坡工程脆性突变破坏具有重要意义。
   (6)利用数值软件Geo-slope2004进行了轮胎筑堤及轮胎边坡加固的模拟计算。结果表明:轮胎筑堤模拟结果与现场实测结果较一致,轮胎-粘土复合体压缩系数约为轮胎-砂复合体压缩系数的4倍。在坡面发生相同变形条件下,轮胎柔性面层能够有效吸收坡面变形,提高土坡的稳定性。

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