建筑垃圾杂填土强度特性的试验研究和数值分析

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建筑垃圾杂填土是由渣土、废旧混凝土、废旧砖石及其他废弃物组成的一种结构复杂、成分多样、多相的特殊土,不同于传统意义上的均质土。迄今,学术界对于建筑垃圾杂填土的研究主要集中在建筑垃圾的可循环利用和在道路市政工程上的应用,对杂填土强度特性的研究绝大多数集中在包含生活垃圾的城市固体垃圾,很少有对建筑垃圾杂填土强度特性的研究。本文主要通过室内试验和数值模拟两方面对建筑垃圾杂填土的强度特性进行研究。影响建筑垃圾杂填土的强度参数的因素有很多,而建筑垃圾杂填土的构成对强度参数起决定性作用。因此,本文对于建筑垃圾杂填土的强度特性的研究主要集中在不同比例组成成分对其强度参数的影响规律,主要包括试验研究与数值分析两部分。在试验研究中,通过对粉土、碎石土、砂土、粘性土及自行配制的建筑垃圾杂填土的大型直剪试验,得出了相应的强度参数,并对比分析得到初步结论:建筑垃圾杂填土的各组成成分对其强度参数是有影响的。以细粒土为基的建筑杂填土的强度参数与为基的成分土的强度参数相比,内摩擦角有所增加,粘聚力有所下降,粒径较大的颗粒土对细颗粒土的粘聚力的影响大于对内摩擦角的影响;以粗粒土为基的杂填土的强度参数与为基的成分土的强度参数相比,内摩擦角有所下降,粘聚力有所增加,粒径较小的颗粒土对粗颗粒土的内摩擦角的影响大于对粘聚力的影响;当建筑杂填土的各组组成成分比例接近时,强度参数介于各组成成分之间,且与中粒径土强度参数接近。对于内摩擦来说,细粒土对粗粒土的影响程度比粗粒土对细粒土强度参数的影响程度大;对于粘聚力来说,粗粒土对细粒土的影响程度比细粒土对粗粒土强度参数的影响程度大。在数值分析中,利用大型通用有限元软件ABAQUS对于室内试验的各类土进行直剪试验数值模拟,得出相应的强度参数,分析结果表明:数值模拟所得的强度参数与试验基本吻合,证明了本文采用的室内大型直剪试验和有限元模拟直剪试验可以作为测量建筑垃圾杂填土强度参数的两种有效手段;通过对数值模拟所得的强度参数进行对比分析,所得的规律与上述室内试验是基本一致的。本文探讨了不同比例组成成分对建筑垃圾杂填土强度参数的影响规律,可以作为工程上估计建筑垃圾杂填土强度参数的参考依据。
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