反复湿化和动载作用下路基红黏土累积变形特性研究

针对南方湿热地区红黏土路基受干湿交替环境和行车荷载往复作用而出现过大附加沉降的问题,为揭示反复湿化和动载联合作用下路基红黏土的累积变形演变规律,采用喷雾加湿和暖风干燥的方法对压实红黏土试样进行定量增湿与脱湿,制备了4个不同湿化幅度和5种不同湿化次数的试样,并通过动三轴试验测试了湿化幅度、湿化次数和动应力幅值对累积变形的影响。研究结果表明:累积塑性应变随湿化幅度的增加呈非线性增大,存在临界湿化幅度为1.5%,超此幅值时累积应变成倍增加;试样经历初次湿化时,即从0次到1次,累积应变增幅较大,第2次和第3次时增幅放缓,而进行到第4次时,累积应变增幅又变大;动应力较小时,累积应变在较少振动次数下趋于稳定,而当动应力超过临界动应力水平,试样累积应变迅速增长直至破坏,且动应力对累积塑性应变的影响随着反复湿化幅度和次数的增加而增大;累积应变状态受湿化幅度、湿化次数和动应力幅值的耦合影响,从塑性安定型演变为增量破坏型,其典型滞回曲线形状由从疏到密变化到从密到疏,面积越来越大。最后基于试验加载结束时累积应变的幂函数变化规律,以湿化幅度、湿化次数和动应力幅值为变量,建立了动力湿化应变的预测模型,可用于实际工程常出现的稳定型累积应变状态的湿化变形预测。     

大轴重条件下重载铁路路基变形特性研究

随着重载铁路列车轴重的不断增加,作用于路基上动应力也随之增大,进而引起路基塑性变形和弹性变形的增大,严重影响了列车的安全运行。通过对路基现场动态测试和室内分级加载动三轴试验,分析了不同压实度的重载铁路路基土体的塑性变形和弹性变形随动应力增大的变化规律,为预测轴重增加条件下的路基稳定性及变形的发展规律提供依据。     

循环荷载作用下粉砂土路基累积变形试验研究

为了对长期交通荷载作用下粉砂土路基累积不均匀沉降变形进行有效预测,必须合理描述其在不同应力及密实度状态下的变形规律.利用GDS动三轴仪,考虑不同初始密实度、不同初始围压及不同动应力水平,进行了一系列循环加载的三轴试验研究.动三轴试验表明,动应力水平越高、初始密实度越小、初始围压越低,则塑性应变增长率越高,但随着加载次数的增多,增长速率逐渐减缓.同时,粉砂土累积变形符合幂函数变化规律,在已有经验公式的基础上进行了改进,提出了粉砂土路基不均匀变形的预测公式及相应计算方法,可较好的反映上述4种因素的影响.     

循环荷载下偏压固结饱和粉土刚度软化规律研究

以研究饱和粉土在循环荷载下长期变形和刚度软化为目的,通过GDS动三轴试验仪开展了一系列不同动应力比和不同固结应力影响下的偏压固结试验,分析了饱和粉土的动应力～应变曲线的变化趋势,揭示了累积孔压、累积应变与循环次数的关系。试验结果表明:刚度软化、累积应变、累积孔压均与动应力比、固结应力、循环次数有关,随着循环次数、动应力比、固结应力的增加,刚度软化加剧,累积孔压、累积应变增大。建立了刚度软化模型,通过对试验数据进行拟合分析发现,软化系数与累积孔压、累积应变呈指数关系,且累积孔压的关系更加显著。该模型参数少,易获取,易嵌入本构模型中,应用方便。     

固化粉煤灰动力特性试验研究

结合镇江城市道路路基处治项目，进行了固化粉煤灰的动三轴试验，分析了固化粉煤灰在重复荷载作用下的永久变形及动力特性，研究固化粉煤灰弹性应变、累积塑性应变、临界动应力和动回弹模量变化规律，论证了固化粉煤灰作为城市道路路基填料的可行性：结果表明：动应力是影响固化粉煤灰的动回弹模量大小的主要原因，其临界动应力值在90～100kPa之间，动态特性完全满足城市道路路基的设计要求,研究结果对类似工程研究具有借鉴意义。     

动力作用下路基土石混合料的安定临界荷载研究

基于黏土路基填料的改良需求,针对在黏土中掺入砂、砾的土石混合料,开展了一系列不同围压、动偏应力、压实度、含水率条件下的大型动三轴试验,探讨了土石混合料填料累积塑性应变的增长特点及影响因素,分析了ε_p/N与εp之间的关系,依据安定理论对累积塑性应变的增长类型划分为3个类型:增量破坏型、塑性蠕变型、塑性安定型,利用Dawson公式得出了安定临界荷载与轴力、围压之间的关系,为判断动力荷载作用下路基土石混合料的稳定性提供了定量标准。     

交通循环荷载作用下粉土路堤动力特性的试验研究

高速公路设施建成之后经常受到交通循环荷载作用,其变形、强度和稳定问题成为人们关注的重点。公路投入运营以后,在交通荷载反复作用下,路基会产生一定的残余沉降变形,过大的沉降会使路面产生破坏,降低车辆行驶的舒适性,甚至影响行车安全。针对车辆动荷载条件下,安徽淮北地区高速公路粉土路堤的动力学特性开展了系列研究工作。通过现场采取粉土试样,进行室内动三轴试验并对试验结果进行对比分析,得出了安徽淮北粉土的动弹模量和阻尼比的建议取值范围,并由孔隙水压力随振动次数变化规律得知,对于本试验土样,当压实度大于90%时不易发生液化;当压实度小于90%且液化应力比达到0.5时,有可能发生液化。     

循环荷载作用下岩盐动力特性及累积变形研究

针对岩盐动力特性及累积变形规律研究匮乏的情况,分析了不同试验条件对岩盐动力特性和累积变形发展规律的影响.通过室内动三轴试验,研究了动应力幅值、围压、含水率和加载频率等影响因素作用下岩盐的动强度、动剪切模量和累积应变发展规律.基于Monismith等提出的指数模型,建立了能够合理预测岩盐累积变形的计算模型,并确定了相关参...     

交通荷载作用下路堤高度对残余变形影响研究

通过对交通荷载作用下路面结构体系的数值模拟,计算了路基中竖向动应力的变化,并采用室内动三轴试验,研究了软土地基在循环荷载作用下累积变形的规律,最终建立了交通荷载作用下软土地基残余变形的计算关系式,并分析了路堤的残余变形量与其高度的关系。     

交通荷载下石灰改良软土路基的动力特性试验研究

以上海宝山区某软土路基为对象,采用石灰进行改良,对石灰改良软黏土开展了动三轴试验,研究了在不同掺灰量、围压和固结比条件下,石灰改良路基土的动强度和临界动应力特性.试验研究结果表明:掺灰量、围压和固结比对石灰改良土的动力特性有较大影响,动强度与临界动应力随着掺灰量、围压和固结比的增加而增大;围压对临界动应力的影响最大;较大围压时,对于掺灰量一定的石灰改良土,其临界动应力保持在相对稳定水平.     

基于FLAC3D的堆载预压结合塑料排水板软土路基复合加固研究

在城市道路建设过程中,通常会遇到各种地质情况,软土地基是常见的地质问题之一。城市道路的路基是路面的基础,应满足强度、变形和稳定性的要求,由于软土具有天然含水量大、压缩性高、承载力低和抗剪强度很低等特点,当遇到软土作为路基基础时,应采取各类地基加固处理措施来对软土地基进行处理,使得城市道路能满足设计的要求。以湖南省益阳市经济开发区团圆南路道路工程为案例,通过FLAC3D数值计算,详细介绍了建立软土路基堆载预压结合塑料排水板复合加固有限差分法模型的步骤,通过数值模拟得到软土地基在堆载预压结合塑料排水板作用下的响应情况,并得到预压荷载施加后超静孔隙水压力消散规律,揭示了软土路基在堆载预压结合塑料排水板作用下的孔隙水压力、固结沉降分布特征,最终,获得了软土路基土体中孔隙水压力、各层总沉降、各层的分层沉降随着深度方向的变化规律,研究结论对软土地基处理起到很好的指导作用。     

气泡轻质土在既有路基填筑的变形研究

针对气泡轻质土填土路基的变形和破坏机理问题，基于路基弹塑性的理论和实际工程为背景建立了气泡轻质土填土有限元模型，通过数值模拟气泡轻质土分层填筑，分析了气泡轻质土填土路基在受载作用下的应力变化和沉降规律。结果表明:气泡轻质土路基在受载作用下，新老路基交界区域出现应力集中现象，随着上部荷载增加，集中应力越大，路基内部发生破坏现象。当荷载达到200 kPa后，上层轻质土路基内部最先发生塑性变形直至破坏；气泡轻质土路基受载后发生沉降变形，由于老路基沉降基本完成，导致新老路基交界区域相互作用易发生裂缝破坏，路基失稳。     

重复荷载作用下高液限粘土路基永久变形特性分析

重复荷载作用下高液限粘土路基的永久变形对道路正常运行有较大影响。结合FALC3D软件,建立高液限粘土（路堤）及其水泥改良土（路床）的路基弹塑性本构模型,分析路基在不连续半正弦波荷载下产生的动力响应。分析结果表明：在重复荷载作用下土体的永久变形逐渐累积,随着加载次数增加,初始屈服面不断增大,最后趋近于最大加载面;在重复荷载作用下,土体变形在荷载作用初期变形较大,随着荷载重复次数的增加,变形速率逐渐减小;水泥改良后的高液限粘土路床具有抵抗变形能力。该研究对于高液限粘土地区的高速公路建设具有重要的理论意义和实际价值。     

全风化花岗岩路基路面结构动力特性模型试验研究

路基路面结构受交通动荷载重复作用,表现出疲劳特性,并会产生不可恢复的残余塑性变形。通过3组室内大比例模型试验,研究了全风化花岗岩、全风化花岗岩水泥稳定土和土工格室加强等不同路基结构形式的路基路面结构受交通动荷载作用的动力特性,分析了路基路面结构动应力应变分布规律,得到路基路面结构动应力、应变和永久变形随车辆荷载大小、车辆荷载通过量(对应加载次数)、运行速度的变化规律,试验论证了全风化花岗岩及其水泥稳定土和土工格室加强作为高速公路路基填料的可行性和适用范围,评价了路基处理的效果,确定了路基质量控制标准,对高速公路的设计与施工具有指导意义。     

路堤段地基土的变形计算方法研究

基于摩尔-库伦本构模型以及分层总和法的基本理论,推导了路基下地基土的变形计算方法。基于MATLAB数值计算软件的程序编写,实现了依据不同土层参数的变形计算。结合益阳市东部新区外环路的路基工程,对勘测深度内处理后的路基下地基土进行变形计算分析。结果表明:对于处理后的地基土,勘测深度内总变形量为14.8631 mm。最大变形土层为粉质黏土层,总变形为6.8594 mm,占勘测深度内总变形的46.15%,占该土层厚度的0.21%。提高粉质黏土层强度可有效增加路基的稳定性和整体刚度。     

振动荷载下铁路路基细粒土地基动力响应特征研究

细粒土地基在列车行驶荷载影响下易发生土体变形甚至出现土层液化情况,对列车行驶安全带来一定的威胁。为研究细粒土地基在振动荷载作用下的变形特征及动力响应特性,开展了地基细粒土室内振动台试验,对细粒土在振动荷载下的动力响应特征和变形进行了深入分析,并研究了动荷载下土层内孔隙水压力的变化规律。结果表明,列车行驶振动荷载影响下细粒土地基会出现大变形甚至失稳特征,根据Seed判别法可知细粒土地基存在液化风险,严重危害地基稳定性及列车行驶安全,应采取一定措施进行加固处理。     

重复荷载下粉性路基土永久变形特性和预估模型

以动三轴试验模拟行车荷载下沥青路面路基土长期受力状态,测试加载104次粉性路基土在3种含水量、2种压实度和3种偏应力条件下的永久塑性应变曲线,量化其对路基永久变形的影响程度。大量调研和试验数据拟合分析表明Tseng-Lytton本构模型可预估粉性路基土累计永久应变。利用上述试验结果进一步回归给出了该本构模型中参数与粉性土基本指标含水量和回弹模量的计算公式,从而得到粉性路基土的永久应变预估模型,该本构模型可用于柔性基层沥青路面车辙分析。     

重载铁路粉质黏土填料回弹模量及预估模型研究

以朔黄铁路广泛应用的粉质黏土填料为研究对象,采用杠杆仪法测定粉质黏土的回弹模量,研究含水率和干密度对重载铁路路基填料回弹模量的影响。研究表明：路基土体的回弹模量随干密度的增大而增大,随含水率的增大而减小;相比于干密度,土体的回弹模量对于含水率更敏感;提出可考虑含水率和干密度影响的路基基床土体弹性模量预估模型;通过实际铁路路基监测数据,验证模型在预估路基弹性变形方面的有效性。研究结果对于在外荷载和雨水联合作用下,进一步认识粉质黏土填料路基的弹性变形特性、状态评估与加固强化设计,具有参考价值。