废弃钢渣与废旧轮胎颗粒回填土工格栅加筋土挡墙的抗震性能试验研究

发布时间：2020-03-31 04:07

【摘要】：与传统挡土墙结构相比,土工格栅加筋挡土墙因占地小、施工方便、造价低和结构美观等优点已被广泛应用于道路、港口、堤坝和地基处理等工程。然而,作为柔性挡土结构,土工格栅加筋土挡墙的抗震机理研究并不透彻。土工格栅加筋填料通常采用砂土,但国家环保政策收紧,砂石料日渐紧缺,寻求新型的回填料十分必要和迫切。废弃钢渣和废旧轮胎作为工业废弃物,陈化的钢渣和废旧轮胎橡胶颗粒可用于土工回填。因此,本文分别以废弃钢渣、废旧轮胎橡胶颗粒以及钢渣和橡胶颗粒的混合物作为土工格栅加筋土挡墙的回填料,开展抗震性能振动台试验研究。具体研究内容如下:(1)介绍了SY70L-2.5型液压振动台、UT3416FRS-DY动态数据采集系统和UT7832动态应变数据采集系统的工作原理,采用钢渣材料和振动台测试和分析了叠层剪切模型箱的边界效应,介绍了钢渣、轮胎颗粒和土工格栅材料的物理化学性质和力学性能;(2)根据量纲分析理论中的Froude常数与相似比原理设计了土工格栅加筋挡土墙振动台试验模型,介绍了振动台试验随机地震波的处理方法、目标谱与控制谱的比对方法,设计土工格栅加筋土挡墙模型试验加载工况和选定各类传感器。(3)针对钢渣回填料,考虑近远场地地震波和地震强度影响,研究土工格栅加筋挡土墙在不同地震波、不同地震强度下的墙体位移、水平加速度、回填料加速度、回填料表面竖向沉降以及土工格栅动应变等反应规律,并与传统砂土作为回填料的加筋墙体的地震响应作对比,从机理上解释了地震响应不同的原因。(4)针对橡胶颗粒回填料,开展振动台模型试验,并与前面钢渣和传统砂作为回填料的加筋墙体地震响应作对比,得出钢渣与橡胶颗粒分别作为格栅加筋土挡墙的回填料时具有各自的优势和不足,质重的钢渣可有效地减弱地震波对加筋墙体的加速度放大效应,而质轻的橡胶颗粒可有效地减小地震波对加筋墙体的侧向变形和填土表面的沉降。(5)选取三种不同配比的钢渣和橡胶颗粒混合的新型填料,开展不同橡胶颗粒掺入比下的新型填料回填土工格栅加筋挡土墙的振动台模型试验,并与前面钢渣、橡胶颗粒和传统砂土回填料的地震响应作对比,得出将钢渣和橡胶颗粒按配比混合可形成具有较好抗震优势的挡土墙填料,可根据土工格栅加筋挡土墙不同工程的要求(加速度响应控制、侧向变形控制或沉降控制)调整配比形成新型填料代替回填砂土。
【图文】：

铁路枢纽,不计其数,加筋挡土墙,财产损失

（c）土工格栅加筋建成 5~6.5m 加筋挡土墙（广州铁路枢纽）c) Geogrid reinforced to build 5~6.5m reinforced retaining wall (Guangzhou Railway Hub)图 1.1 部分地区土工格栅加筋挡土墙施工图Fig.1.1 Reinforced soil engineering国是地震多发国家，，据统计，全球约 33%的地震发生在我国。建国以来，因造成的伤亡人数达数百万之多，经济损失不计其数，图 1.2 为世界近年历次景。地震发生后，因公路边坡支挡结构的毁坏而导致的运输中断更是对抗震极大困扰，增加不必要的人员和财产损失。这些现实教训无不鞭策我们要不

大地震,场景

（c）2011 日本地震（d） 2018 印尼地震(c) 2011 Japan earthquake (d) 2008 Indonesian earthquake图 1.2 历次大地震场景Fig.1.2 Scenes of major earthquakes土工格栅加筋挡土墙回填料通常选用砂砾土和黏土。摩擦系数大、透水性良好的砂砾土是优先选择作为填料的对象，但砂石料日渐紧缺，开采成本以及运输成本较大黏土是国家重点保护的土料，又由于环保政策收紧，寻求新型的回填料具有重要的研究意义。1.1.2 废弃钢渣与废旧轮胎随着社会发展的不断加速，工业产业废弃物也逐年增多。俗话说，垃圾是放错地方的资源。如能清晰地认识到工业废弃物的利用价值并开展综合利用研究使其得到充分利用，不仅可以解决环境破坏和资源紧张问题，还能促进社会经济进一步发展。钢铁工业是国民经济基础产业，在我国经济快速发展的形势下，钢铁工业也呈现出跳跃式发展的态势。社会对钢产量的需求不断增加，钢铁工业衍生品钢渣废弃物也逐年递增。在世界冶金工业中，每生产 1t 粗钢，就会排放约 130kg 钢渣，300kg 含铁
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X705;TU476.4

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