随着汽车业的高速发展,产生了大量废弃旧轮胎。据调查,2012年中国轮胎产量高达8.92亿条,产生的废旧轮胎也多达2.8亿条,总重量1018万吨,居世界第一位。旧轮胎造成的"黑色污染"问题越来越严重,极大的危害着自然环境及人类的身心健康。为解决上述问题,本项目创新性的提出了新型轮胎-土挡土墙技术,利用废旧轮胎作为挡土结构材料,避免废弃旧轮胎的二次加工,降低使用成本,减少环境污染。该技术将土体或再生集料填充到废旧轮胎内并密实,形成轮胎-土复合体,然后将其分层叠加形成重力式挡土墙。从复合体受力机理上来讲,由于轮胎自身坚固并具有较高的环法向约束力,在荷载作用下填充材料将被压缩在轮胎腔内,形成稳定的复合体。本文就废旧轮胎作为挡土墙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自身结构和力学性质、废旧轮胎一土复合体单体室内抗压试验、废旧轮胎-土复合体界面特性试验、复合体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几种主要回收利用途径的优缺点,主要评价废旧轮胎这种材料对环境的影响,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)分析废旧轮胎自身的组成结构、并进行室内试验测试其力学特性,证明了废旧轮胎这种材料作为土工材料的可行性。(3)对废旧轮胎-土复合体受力和变形特性进行了无侧限抗压试验以及回弹模量试验研究。研究结果表明:①复合体的变形模量与填充材料的粒径有关,相同密实度下,粒径越大,变形模量越小,并且卸载后密实度的增加比例越大。同时,变形模量也与填充材料的密实度成正相关。②轮胎-土复合体的竖向应力-应变关系曲线为先凸形变形转为凹形变形。原因是,前段的凸形变形是因为有了预压,填料的空隙已经有一部分的密实;后端的凹形变形是因为随着荷载的加大,空隙已经越难被密实。③轮胎-土复合体竖向应力-径向应变曲线趋势亦为先凸后凹,分析其原因与竖向应力-竖向应变关系曲线相同。④全部卸载后,复合体无法回弹至原点,说明复合体既有弹性变形,又有塑性变形。⑤对复合体的变形模量的取值进行了论述,得出复合体变形模量与轮胎弹模、填充料弹模之间的关系。(4)利用数值软件ansys进行了轮胎-土复合体进行模拟计算。结果表明:①从数值模拟软件得出的复合体的应力图、数据分析来看,废旧轮胎-土复合体结构用于土木工程时,外部轮胎的约束作用可起到提高土体抗压模量、减少侧向变形、减少沉降的、增加土坡稳定性的作用。②通过数值模拟数据和试验数据的对比,两者结果比较符合,说明试验方法和试验步骤具有一定的科学性。工程实际运用中,可利用有限元模型模拟实际工况,以减少试验工作量。(5)对废旧轮胎-土复合体进行界面特性的研究。研究结果表明:①轮胎-土复合体的界面能提高抗剪的效果主要是通过增大土体的内摩擦角的方式,而粘聚力会有所降低。②由于轮胎的侧壁有一定的内凹和土体的自重作用,所以复合体之间最后的剪切破坏面并不会出现在两轮胎接触的中心线上,而是出现在靠上面的轮胎一侧,呈现出一条凸形的曲线,并偏向于受力的一端。③对复合体的剪切试验进行探讨,得出影响复合体界面的抗剪强度的主要因素是工程所用回填土体强度。