黏土脏污对道砟集料的应力-剪胀关系影响

列车循环荷载下，铁路地基层中的黏土颗粒会逐渐侵入道砟层，降低道床承载性能. 通过开展一系列大型直剪试验，对黏土脏污质污染下的受格栅加筋道砟集料和未受格栅加筋道砟集料的强度及变形发展、应力-剪胀关系进行了研究. 试验结果表明:随着脏污程度的增加，道砟集料在剪切过程中强度及法向变形均降低；干净道砟集料的应力比与剪胀比呈一阶线性关系，而黏土污染的道砟集料塑性增强，在剪应力峰值状态下剪胀比更高而抗剪强度发展缓慢，导致应力比与剪胀比呈二阶多项式关系；高法向压力下，道砟集料具有更低的剪胀比；黏土脏污质的存在会减小道砟集料的变形破坏速率，但降低了集料的抗剪强度，而格栅的加筋作用可弥补由于黏土脏污引起的强度降低.      

三向土工格栅变形及筋土界面特性试验研究

为探讨三向土工格栅的筋土界面特性,以三向土工格栅为研究对象,考虑0和90两种拉拔方向（分别记为TX_0工况和TX_90工况）的影响,开展了一系列室内拉拔试验。通过对格栅试样沿拉拔方向4个断面的位移进行监测,研究了三向土工格栅的拉拔力-拉拔位移关系、分段变形特性、三向土工格栅的筋土界面剪胀（缩）特性、平均摩阻力-相对位移特征以及拉拔方向对筋土界面强度参数的影响。研究结果表明:填砂压实度对三向土工格栅拉拔力和筋土界面剪胀（缩）特性的影响显著;法向应力越高,筋土界面剪缩性越大,而剪胀性越小,达到最大剪缩（胀）量所需的剪切位移也越大;筋土界面摩阻力的发挥是一个渐进的过程,呈弹塑性-软化特征;法向应力高于20kPa时,TX_0工况的筋土界面强度较TX_90工况更高。      

针片状指数对道砟直剪力学特性的影响

为研究针片状道砟在破碎情况下对道砟散体直剪力学特性的影响，通过进行不同工况下道砟直剪试验，从道砟散体剪切强度、变形及破碎特性对试验结果进行分析. 研究结果表明:（1） 随着针片状指数增加，道砟散体直剪力学性能下降，包括抗剪强度和内摩擦角（100 kPa下当针状指数由0分别提高到20%、40%时，抗剪强度分别降低10.9%、16.8%；片状指数由0分别提高到20%、40%时，抗剪强度分别降低14.7%、22.3%；针、片状道砟总值由0分别提高到20%、40%时，抗剪强度分别降低12.4%、18.9%）. （2） 随着针片状道砟含量增加，试样剪缩和剪胀量均降低. （3） 针片状道砟在直剪试验过程中易于发生破碎，且破碎类型多为整体断裂并伴随尖角破碎折断，显著影响有砟道床维修周期.      

道砟嵌入路基土试样离散元虚拟三轴试验

采用离散元法(DEM)从宏细观角度研究了有砟轨道道砟嵌入对路基土变形特性的影响;基于三维结构光扫描系统对道砟颗粒外形进行重构,实现道砟颗粒的精细化建模;基于DEM软件PFC3D V6.0建立高度为600 mm、直径为300 mm的道砟嵌入试样与纯土试样三轴计算模型;通过有限差分法(FDM)与DEM耦合,实现三轴围压柔性加载,分别对2种试样进行三轴试验模拟;对比分析了道砟嵌入试样与纯土试样的模拟结果,明确道砟嵌入对路基土变形特性的影响。研究结果表明：围压为30 kPa时,道砟嵌入试样峰值强度为257 kPa,纯土试样峰值强度为199 kPa,相比于纯土试样,道砟嵌入会使土体承受荷载的能力降低;剪切结束时纯土试样体应变为-3.24%,道砟嵌入试样为-14.59%,道砟嵌入试样剪胀效应更为明显;纯土试样与道砟嵌入试样侧向变形机理不同,纯土试样中部产生鼓胀变形是因为其中部区域不受约束,颗粒可自由运动,道砟嵌入试样土样表层发生侧向鼓胀是因为道砟-土界面处发生的道砟嵌入对表层土颗粒向两侧挤压的排挤作用;2种试样土颗粒配位数变化趋势一致,均表现出随轴向应变先增加、后减小、最后趋于平缓的趋势,但纯土试...     

清洗后的劣化道砟直剪力学特性分析

为探究劣化道砟力学特性及其循环利用机理,分别针对清洗后掺加不同比例新道砟的劣化道砟,结合洛杉矶磨耗试验仪和应变控制式直剪仪,开展了不同比例新旧道砟混合体的直剪试验,探讨了不同垂压(50、100、200 k Pa)下不同比例新旧道砟混合体应力应变特征.研究结果表明:劣化道砟抗剪强度随新道砟含量增多而增大,如100 k Pa垂压下,新道砟含量为50%和100%的样本抗剪强度分别为143.4 k Pa和176.7 k Pa,比劣化道砟抗剪强度分别提高了24.0%和52.9%;劣化道砟剪胀现象随新道砟含量增多而越不明显,如100 k Pa垂压下,新道砟含量为50%和100%的样本最大剪胀量分别为9.842 mm和7.969 mm,比劣化道砟最大剪胀量分别降低了25.8%和39.9%;清洗后劣化道砟力学性能与新道砟差别较小,在一定条件下可与新道砟混合重复使用.     

土工格栅与土体界面摩擦特性试验研究

土工格栅与土体界面摩擦特性指标是加筋土结构设计的关键。基于分析土工格栅与土体的界面摩擦形式,进行了一系列室内筋土界面拉拔试验和直剪摩擦试验,测试了两种试验条件的界面摩擦特性。试验结果表明：土工格栅与砂砾料接触面抗剪强度较高,而与粘土接触面抗剪强度很低。剪切速率对两种试验方法测得的界面摩擦特性指标有不同的影响。随着法向应力的增加或剪切速率的降低,筋土界面剪应力力峰值以及其对应的剪切位移增大。土工格栅的横肋对筋土界面特性具有重要贡献。随着填料压实度的提高,土工格栅加筋效果越明显。     

不同网孔形状格栅加筋土界面特性试验研究

为探讨土工格栅网孔形状对筋土界面特性的影响,选取网孔尺寸和力学特性相近的三角形网孔土工格栅和矩形网孔土工格栅进行了拉伸试验.基于拉拔阻力、筋土界面抗剪强度、界面表观摩擦系数及格栅肋条变形等参数的变化规律,对不同法向压力及拉拔方向工况下格栅网孔形状对筋土界面特性的影响进行对比分析,结果表明:三角形网孔土工格栅对砂土颗粒侧向位移的限制大于矩形网孔土工格栅;对于三角形网孔土工格栅,工况TX_0和工况TX_90的峰值摩擦角分别为48.2°和38.2°,矩形网孔土工格栅工况SS20的峰值摩擦角仅为35.9°;拉拔过程中,三角形网孔土工格栅的横向肋条和对角线肋条出现了不同程度的挠曲变形,矩形网孔土工格栅的肋条主要为纵肋拉伸变形.     

主应力轴旋转下中主应力系数对软黏土性状的影响

采用空心圆柱仪对上海原状软黏土进行了不排水剪切试验,研究了主应力轴旋转条件下中主应力系数对饱和软黏土变形与强度特性的影响。采用等压固结模式对软黏土空心薄壁试样进行固结,并在3种不同主应力轴旋转角度下,对试样进行不同中主应力系数的不排水剪切试验。试验前提为剪切过程中平均应力、中主应力系数与主应力轴旋转角度均保持不变,而偏应力逐渐增大,直至试样破坏。试验结果表明:在不同中主应力系数下,天然软黏土的变形与强度特征存在明显的差异,在3种主应力轴旋转角度下,随着中主应力系数的增加,临界应力比均呈降低趋势,相应的峰值剪切强度减小;在主应力轴旋转角度为0°时,中主应力系数为0.25和0.50的试样均出现了轻微的应变局部化现象,剪应力在达到峰值后呈逐渐降低的趋势;在主应力轴旋转角度为90°时,中主应力系数为0.50和0.75的试样所对应的状态为内外压不等的非轴对称拉伸状态,二者的峰值剪切强度比较接近,而中主应力系数为1.00的试样对应的为内外压相等的轴对称拉伸状态,其峰值剪切强度相比前二者降低了25%;在内外压相等的加载条件下,主应力轴旋转角度由0°增加为90°的同时,中主应力系数由0增加为1.00,试样破坏时对应的临界应力比与不排水剪切强度均逐渐降低。     

刚性挡土墙拓宽加筋路基稳定性演变数值模拟

为阐释山区公路刚性挡土墙拓宽加筋路基稳定性的动态演变规律及机理,结合山区公路路基拓宽改建多外设刚性挡土墙的特殊性,运用Phase2有限元软件,考虑土-结构相互作用,建立数值模型,所获加筋效果相关结论经离心模型试验宏观验证,开展基于剪切强度折减法的山区公路拓宽加筋路基稳定性分析,探究填土、土工格栅和填土-土工格栅界面三者力学响应动态演变规律及其对路基稳定性的影响. 研究结果表明:铺设土工格栅后路基面差异沉降减小47.1%,墙体最大外倾减小65.4%,路基稳定安全系数提高12.8%;随着剪切强度折减系数增加,填土-土工格栅界面单元滑移失效,但未决定路基稳定性,上层位衡重台外边缘处土工格栅的拉断失效将导致轴向拉力骤降,诱发拓宽路基失稳破坏.      

超静定土工格栅的强度特性测试研究

超静定土工格栅的测试在现行规范中难以找到明确的测试方法。为了对超静定土工格栅的强度力学性能进行测试研究,对超静定土工格栅采取了7种不同种方案的拉伸试验测试。试验结果表明：1超静定土工格栅的单向土工格栅多条受力时呈现出以上一级（少于此多条格栅一条的多条格栅）的单根格栅折算强度的大约90%增加;2建议现行相关规范中土工格栅单条法计算拉伸强度时试样最大拉力应乘以一折算系数,对于本实验中的超静定土工格栅,所乘折算系数取为10（1-0.9^N）,N为样品每米宽度上的肋数;3本研究中的超静定土工格栅的超静定作用使得单根格栅折算强度提高1.03%～14.06%,效果明显,建议更多超静定土工格栅的生产与应用。     

不同脏污质对格栅加筋道砟性能的影响

加筋格栅广泛应用于有砟轨道中以提高道床承载及侧向抗变形性能.?由于受到来自行进列车落下的煤渣或底砟及地基层翻冒的泥浆等的污染,格栅加筋道砟集料的力学性能会受到严重影响.?选用黏土、煤渣两种有砟铁路常见脏污杂质,对格栅加筋道砟开展了不同法向压力、不同脏污程度下的大型直剪试验,对比研究了不同脏污质对格栅加筋道砟的抗剪强度、...     

不规则结构面剪切特性试验研究

为对岩体工程中不规则结构面力学特性进行基础性研究,选取N.R.Barton提出的10条标准剖面线中的第1、4、6、8、10条模拟结构面的表面形态对水泥砂浆试件进行不同法向应力水平下的常规剪切试验,并在对试验数据对结构面的剪切特性和剪切扩容现象进行深入分析的基础上,提出了适合水泥砂浆材料的抗剪强度经验公式和反正切函数的结构面剪切特性方程.研究结果表明:粗糙系数越大或法向应力越大,结构面越易表现为切齿破坏;粗糙系数越大或法向应力越小,结构面越易表现出扩容现象.      

土工格栅加筋路基沉降和应力的数值分析

利用数值分析的方法对土工格栅的加固效果进行了分析,结果表明土工格栅的存在明显提高了路基的强度和稳定性,使得路基中的应力与沉降重新分布,并对土工格栅的加固效果进行了定性的评价。     

路堤荷载下加筋垫层加固软土地基的有限元分析

基于ADINA建立了土工格栅加筋垫层的有限元模型,对未加筋地基和不同加筋层数、不同加筋模量、不同加筋间距的加筋地基进行计算,分析了各种情况对地基沉降、侧移的影响.结果表明铺设格栅能有效控制软土地基的沉降和侧向位移;铺设多层格栅时最佳加筋层数为3层;随着加筋模量的增大,格栅对竖向沉降和侧向位移的约束作用增强,格栅模量为0.5 GPa以上时能发挥很好的加筋效果;加筋深度为0.2 m,间距为0.4 m时,格栅对沉降和侧向位移约束效果最佳.