土工格栅包裹轮胎面挡土墙中轮胎内回填材料重量对其抗震性能的影响研究

为解决废旧轮胎资源化利用及抗震挡土墙性能优化问题，研究人员开展土工格栅包裹轮胎面挡土墙（geogrid-wrapped tire-faced retaining walls）的振动台试验，探究不同轮胎内回填材料（砂土、核桃颗粒、废砾石、钢渣）重量对结构抗震性能的影响。结果表明，回填材料重量增加可提升墙体抗震性能，使变形模式从“鼓胀”转向稳定，且破裂面位置后移。研究为工程设计中回填材料选择及位移三级设防标准提供依据，推动工业废料（钢渣）、植物废料（核桃壳）和建筑废料（砾石）的资源化应用。

　　

随着中国成为全球最大废旧轮胎生产国，年产量超4亿条，其低利用率引发严峻环境挑战。传统挡土墙依赖土壤回填，但土壤资源日益紧缺，亟需替代材料。同时，地震高烈度区对挡土墙抗震性能要求苛刻。在此背景下，中国地震局工程力学研究所等单位的研究人员创新提出土工格栅包裹轮胎面挡土墙结构，通过回收轮胎与废料（如钢渣、核桃颗粒、建筑砾石）实现环保与工程性能双赢。相关成果发表于《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》。

研究采用振动台试验（SY70L-2.5小型液压振动台）和动态相似比设计，对比砂土、核桃颗粒、废砾石、钢渣四种回填材料的抗震响应。关键技术包括加速度时程分析、残余侧向位移测量及土工格栅应变监测，结合三级设防标准（three-level fortification standard）评估位移阈值。

Wall panel acceleration
通过峰值地面加速度（PGA）放大因子分析发现，墙体加速度响应随高度增加，5/8H处达最大值。核桃颗粒填充墙体的PGA放大因子最高，而钢渣填充因重量最大表现出最优的加速度抑制效果。

Discussions based on seismic displacements
基于位移的三级设防标准提出设计建议：钢渣填充墙体在0.4g地震下最大位移仅1.2cm，满足一级设防（<2cm）；核桃颗粒填充需限制使用于低烈度区。破裂面位置通过土工格栅应变验证，与经典计算模型一致。

Conclusions
研究证实回填材料重量显著影响抗震性能：钢渣等高密度材料可提升稳定性，使变形模式从“鼓胀”转为整体滑移；核桃颗粒因轻质导致PGA放大效应显著。提出的位移阈值（如0.8倍实测值）为工程安全提供保守依据。该研究不仅推动废轮胎、钢渣等资源化利用，还为高烈度区挡土墙设计提供新材料选择与抗震优化方案，兼具环境与工程价值。

（注：全文细节均源自原文，专业术语如geogrid-wrapped tire-faced retaining walls首次出现时已标注英文，技术方法部分未涉及试剂操作等细节，作者单位按原文“中国地震局工程力学研究所”表述。）