新葡京官网戴北冰副教授指导本科生在顶级期刊《Construction and Building Materials》发表科研成果
新葡京官网戴北冰副教授指导2018级土木工程专业本科生刘琪、毛湘、李沛余、梁真紫等人依托大学生创新创业训练项目“橡胶土的能量耗散机制及其应用”对橡胶土开展了较为系统的研究，该项目得到国家级大学生创新创业训练计划的资助。自2020年立项以来，研究团队认真开展实验研究工作，积极探索解决学术问题，经过近两年的坚持和努力，取得了若干重要的研究进展，项目成果“A reinterpretation of the mechanical behavior of rubber-sand mixtures in direct shear testing ”于2022年11月在土木工程领域顶级期刊《Construction and Building Materials》在线发表。
▲论文题目与高亮点
近年来，为了回收利用大量的废弃轮胎，解决它们给环境带来的危害，轮胎橡胶经处理后被广泛应用于土木工程领域，推动绿色土木工程的发展。其中，橡胶砂被广泛用于岩土工程领域，如挡土墙的轻质填料、基础的隔振材料等。橡胶砂虽然在工程中已取得初步的应用成效，但学者和工程师们对橡胶砂的认识还不够深入。因此，厘清橡胶颗粒对橡胶砂宏观力学行为的影响规律，揭示橡胶砂宏观力学表象的细观机理，并从能量的视角剖析橡胶砂的工作机制，对于系统了解橡胶砂宏观力学性能和工作性状及其进一步的推广应用具有显著意义。
研究团队基于前期详细深入的调研，系统设计室内直剪实验，研究了橡胶颗粒含量、法向压力、橡胶颗粒大小以及密实度等因素对橡胶砂力学行为的影响规律，并对橡胶砂的剪胀行为、临界状态强度等力学特性开展了深入分析。同时，从能量的角度剖析了橡胶砂在颗粒尺度上的能量耗散行为，并针对橡胶高弹性、易变形等特点，提出了橡胶砂临界状态直接剪切模型，分析在橡胶颗粒含量、法向压力以及橡胶颗粒尺寸等因素影响下橡胶砂力学行为的物理力学机制。
▲小组成员开展实验研究
该项研究系统揭示了橡胶颗粒的含量、法向压力、颗粒大小和密实度对橡胶砂剪胀系数和临界状态摩擦角的影响规律。研究发现，橡胶砂的临界状态抗剪强度取决于法向压力水平，且剪胀关系不具有唯一性，而传统土力学理论认为压力和密实度等因素不会影响土的临界状态抗剪强度和剪胀关系，表明橡胶砂的力学行为已超出了经典土力学理论范畴。进一步基于能量和细观力学的研究表明，橡胶颗粒含量、法向压力和橡胶颗粒大小等因素影响橡胶砂力学行为的本质主要表现为剪切面粗糙程度与颗粒滚动和滑动行为带来的综合力学效应，而这一综合效应又依赖于橡胶颗粒的高弹性、易变形、高摩阻等特点。
▲橡胶砂剪胀关系受法向压力等因素影响
▲橡胶砂剪切力学行为的细观机制解释
研究成果为深入认识橡胶砂的力学行为提供了新视角以及为橡胶砂的进一步推广应用提供了有力的理论支撑和科学依据。该项研究还得到了中国国家自然科学基金项目和广州市科技计划项目资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061822034274
新葡京官网一直重视结合本科生导师制引导学生积极参与大创项目等课外科研训练，目前高年级本科生参与大创项目比例超过80%，本项目组的刘琪、毛湘、李沛余、梁真紫同学均进入清华大学、上海交通大学等一流高校升学深造，新葡京官网2022届本科毕业生有24人进入世界排名前50的高校深造，学院形成了良好的学术氛围，助力学生成长成才。
▲从左到右：刘琪、毛湘、李沛余、梁真紫
