落石冲击碎石-橡胶混合垫层的动力响应研究

来源：振动与冲击杂志2026年第2期北京时间：

作者：金磊whujinlei@whu，叶阳，孙翰卿

单位：1.江苏开放大学建筑工程学院，南京210036；2.中国地质大学（武汉）工程学院，武汉430074；3.广州市设计院集团有限公司，广州510620

摘要：为进一步提升棚洞垫层的缓冲效果并兼顾节约资源、降低成本，引入轮胎衍生骨料（Tire-derived aggregates，TDA）并与碎石混合形成碎石-橡胶混合垫层。基于圆化多面体离散元法，建立落石冲击碎石-橡胶混合垫层的三维离散元数值模型，模拟不同下落高度（2 m、4 m、6 m）的落石冲击不同TDA含量（0、10%、25%、40%、70%、100%）的松散垫层，分析落石冲击下垫层的动力响应规律并探究其缓冲耗能机制。研究表明：碎石-橡胶混合垫层的缓冲性能明显优于纯碎石垫层，掺入TDA可使落石冲击力峰值降低18% ~ 73%并能使垫层传递力峰值降低32% ~ 68%，且对高冲击能工况缓冲效果的提升更显著；当垫层TDA含量较低时，落石冲击过程中无明显回弹，而垫层TDA含量较高时落石将随垫层一起经历明显的回弹过程，且松散垫层的“动力密实”效应使得回弹后落石的第二次下沉位移明显超过其首次侵入深度（两者均相对于初始垫层表面）；相较于碎石颗粒，TDA颗粒具有低刚度、高弹性、高摩擦、高阻尼、大长宽比等特点，故TDA含量较多的垫层能储备更高的接触应变能，阻尼耗能占总耗能的比例也明显提高。研究成果可为今后棚洞结构优化设计及既有劣化棚洞垫层的改良提供新的视角和理论依据，同时也为提高废旧轮胎的重复利用率提供了一条潜在途径。<br>

关键词：落石；冲击；轮胎衍生骨料；碎石-橡胶混合垫层；圆化多面体离散元法