彭庆奉，刘方成，陈 翔

（湖南工业大学 土木工程学院，湖南 株洲 412007）

1 研究背景

随着国民经济的快速发展、汽车数量的持续增长，人类在享受经济发展的成果时，不得不面对日益增多的废旧橡胶轮胎问题。由废旧轮胎颗粒与天然土按预定比例配合得到的橡胶-土混合料（参与混合的土通常采用性质稳定的天然砂，故一般简称橡胶砂），具有密度低、弹性变形能力强、耗能大、剪切模量低等特点，已被广泛应用于轻质回填、公路路基、边坡、挡土墙、沥青路面和道路建设中[1-5]。因而，正确地掌握废旧轮胎与土体混合物的力学特性是该类工程应用的关键。

目前，纵观国内外已有研究成果，橡胶砂的力学特性主要受橡胶特性（含量、尺寸和形状）和砂特性（即密度、颗粒形状和粒度级配）的影响。如：J.G.Zornberg 等[6]考虑了最佳轮胎橡胶含量、轮胎切片的长宽比、砂的相对密度以及围压对试样特性的影响等影响因素，指出混合物的强度取决于两方面的因素，一是轮胎切片与砂的内部剪切机制，另外就是轮胎切片的加固作用。M.Ghazavi 等[7]对3 种碎料含量、3 种碎料宽度和给定宽度的不同长宽比进行了大型直剪试验，研究了胎屑长宽比对砂土抗剪强度特性的影响。T.B.Edil 等[8]的研究结果表明，轮胎碎屑砂混合料的强度高于纯砂的。同时，密度较高的砂胎材料（rubber sand mixture，RSM）比密度较低的砂胎材料具有更强的抗剪强度。此外，当轮胎碎片体积分数为10%时，与纯砂相比，在低、中载荷下具有更大的抗剪强度。一些学者也进行了数值模拟以研究橡胶砂的力学行为，尤其是用P.A.Cundall 等[9]提出了以离散元数值分析法分析颗粒材料的不同力学性质，如颗粒体的本构关系、细观力学特性及位移变形特性等。……