废旧轮胎加筋路堤边坡抗震性能研究

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1、废旧轮胎加筋路堤边坡抗震性能研究-->第1章绪论1.1研究的意义和目的地震是地壳内的能量瞬间释放引起地面振动的一种自然灾害，它不仅直接造成巨大的人员伤亡和财产损失，而且还诱发很多如泥石流、海啸、滑坡、地陷和崩塌等次生地质灾害，同时还会造成土体强度降低，路堤边坡发生失稳破坏。例如，1960年发生在智利的迄今为止记录到规模最大的里氏9.5级大地震，造成数以千计的崩塌和滑坡，其中出现了体积分别为300万m3、600万m3和3000万m3的三次大滑坡[1]。1994年的美国的北岭市地震诱发了1.1万处面积超过

2、104km2的滑坡[2]。2008年发生在我国的汶川大地震，由于震区的地貌为山岭，对地震作用下地形的放大效应极为显著，引发的滑坡、崩塌次生地质灾害非常之多，实属罕见，但滑坡多发生在边坡土体的中上部和山体的临空面[3]。2010年发生青海玉树县的7.1级地震，诱发92处崩塌、65处不稳定斜坡和41处滑坡，道路、铁路运输通道的路堤边坡破坏现象非常严重，增加了救援的难度，造成了很大的人员伤亡和巨大的财产损失[4]。我国处在欧亚和太平洋两大世界上最活跃的地震带之间，受地震影响范围广，其中高烈度地震区大部分分布

3、在山区，而山区在全国面积中约占2/3，随着国民经济的快速发展，在山区开工建设公路工程和铁路交通运输是必不可少的。由于山区地段是地震多发区，在地震的作用下道路路基易发生破坏。因此，在道路设计时必须考虑保障强烈地震作用下道路交通运输工程的通畅，特别是对于群山万壑的西部山区，道路稀少，又是地震高发区，在强震作用下保证其道路的通畅尤其重要。废旧轮胎的摩擦性能好、韧性高和耐久性好等独特的力学性能，废旧轮胎作为加筋材料使用，特别用于路堤的加筋，可以增强路堤边坡在地震作用下的稳定性。废旧轮胎应用于路堤工程可以有效地

4、分配土体承受的荷载，约束土体的变形，提高路堤的刚度、强度和稳定性。与其它土工合成材料，例如土工格室、土工格栅以及土工袋等相比，轮胎作为一种新型土工合成材料，不仅为处理废旧轮胎开辟了新途径，又为边坡、路堤、地基和挡土墙加筋等提供了新思路和新方法。……..1.2国内外研究现状加筋土是在土体中交替铺设一层或者多层加筋材料形成土与筋的复合体，土体与筋材之间相互作用，能不同程度地提高土体结构的抗剪强度和变形特性，从而提高土体结构的稳定性[5]。应用加筋土技术在国内外具有上千年，如修建道路时在土体内加入编织的芦苇

5、或者木排等[6]。早起的加筋技术完全依靠经验，对加筋土缺少相应的理论和试验研究。直到1963年，法国学者亨利•维达尔通过三轴模型试验发现，在土体中加入适量的有机纤维后，土体的抗剪强度比原来的增强了好几倍，亨利•维达尔据此首次提出了现代加筋土的概念，并发表了他的科研成果[7]。加筋土技术的提出，得到了相关专家学者的广泛重视，加筋土技术得到快速的发展。从近年来的技术研究和工程实践来看，加筋土技术在静载作用下的理论研究已经基本成熟，有的国家也制定了相应的技术规范并应用于工程实践中。但

6、加筋土尤其是废旧轮胎加筋土路堤边坡在地震荷载作用下的稳定性和边坡的动力响应特性由于影响因素很多，还须进行相关深入的研究。目前国内外大量的专家和学者开展地震作用下加筋路堤边坡稳定性研究的常用手段有现场振动台试验、室内振动台试验和动力稳定性理论分析等，以研究地震作用下速度、加速度和位移的动力响应放大效应及其规律，为加筋土技术在高地震烈度区的应用提供重要的参考和借鉴。………第2章废旧轮胎加筋路堤边坡振动台试验2.1引言地震作用下路堤边坡的稳定性是岩土工程研究的重要内容之一，开展路堤边坡在地震作用下的动力响应

7、特性的试验研究，可以经济合理地对其进行抗震设防，使路堤边坡在遇到地震时具有较大的柔性和韧性以消耗地震的能量，减轻地震对路堤边坡的破坏。废旧轮胎加筋土结构是近10年来发展的一种新技术（若干废旧轮胎整胎或沿环向切割连接成串，形成网状或条状结构，充填土石料，用于对挡土墙、边坡、地基、桥台和岸堤等工程加筋抗震）[31-35]，其加筋原理类似与土工合成材料。废旧轮胎加筋土结构变形适应性、长期稳定性、拉伸模量和其立体嵌锁结构等都较优，废旧轮胎是一种柔性材料，抗震和防撞性能良好，施工快速，成本低廉，对环境及地下水无

8、负面影响，耐久性较好[36-40]。正是由于废旧轮胎具有强度高，韧性好，耐久性好，不易腐蚀，抗震防震性能优良，良好的变形适应性能和长期稳定性。如果将废旧轮胎应用于土体加筋中，不但可以解决废旧轮胎造成的环境问题，而且可以为加筋土工程提供大量的廉价优质的加筋材料。Keun等（2011）和张达德等（2011）研究发现，废旧轮胎的极限拉拔阻力是土工格室的1.25倍[41]P；经切割的轮胎与砂土能紧密夯实并增加承受法向应力的面积，但轮胎与轮胎间的拉伸变形将影响其拉