细粒含量对粗粒土蠕变特性影响的试验研究

粗粒土的蠕变特性是影响路堤本体长期沉降的重要性质。利用单轴压缩蠕变试验,并基于与试验结果相符的H-K蠕变模型,探讨细颗粒含量与蠕变参数之间的关系,分析砂质板岩粗粒土中细颗粒含量对其蠕变特性的影响规律。分析结果表明：细颗粒含量是影响粗粒土蠕变特性的重要因素;使用细颗粒含量为30％的粗粒土填料可控制路堤长期沉降。     

粗粒土蠕变影响因素正交试验研究

粗粒土在公路铁路路基工程中应用广泛,其蠕变特性是影响高填方路堤长期沉降的重要因素。通过大型单轴固结仪,设计蠕变影响因素正交试验,采用直观法探讨含水率、颗粒组成和压实系数等因素对砂质板岩粗粒土蠕变的影响规律。结果表明,蠕变各因素的主次顺序为:压实系数(主)、颗粒组成、含水率(次),蠕变最优方案为:压实系数97%、细颗粒含量30%、含水率8.26%。     

山区粗粒土路堤流变特性及沉降预测方法研究

粗粒土常被用作山区高填路堤填料,但其流变变形持续时间长,长期荷载作用下可能引发路基工后沉降超限。文中分析认为粗粒土工程性质受粒径组成影响较大,并基于粗粒土三轴试验开展粗粒土流变特性研究,得出了应力水平和围压大小对粗粒土流变性质影响明显、粗粒土土体表现为非线性粘塑性变形特征的结论;基于Merchant模型建立了粗粒土路堤本体流变估算公式,计算得到了邵怀(邵阳—怀化)高速公路红砂岩粗粒土路基的总沉降量,该公式计算结果与规范方法相比更保守、更安全。     

动力湿化作用下粗粒土高路堤渗流场时空演化模型试验

为了研究动力湿化作用下渗流水在粗粒土高路堤内的迁移特性，自主研发设计制作一种室内喷洒降雨装置及车辆动力荷载模拟装置，开展动力湿化作用下粗粒土高路堤渗流场时空演化模型试验，从时间和空间2个角度描述渗流水在路堤内的迁移特性，然后根据模型试验结果，建立粗粒土渗流场时空演化机制，揭示动力湿化作用下的粗粒土高路堤边坡渐变失稳发育机理。研究结果表明：基于相似理论，开展粗粒土高路堤渗流场时空演化模型试验可以较为真实地反映粗粒土高路堤在动力湿化作用下渗流水的迁移特性；动力湿化作用下，湿润锋首先在路堤边坡表面形成，并逐渐从边坡表面向内部拓展，在坡顶处的拓展速率较小，坡脚处的拓展速率较大；受湿润锋演变规律的影响，路堤边坡监测点负孔隙水压力逐渐减小，体积含水率逐渐增大，坡前应力逐渐增加，位于坡脚浅层区域的应力增加速度较快；依据渗流水的迁移规律，将渗流影响范围内的土体自上而下分为浅层暂态饱和区、渗流水填充区及渗流水湿润区；在动力湿化作用下，粗粒土高路堤边坡将逐渐产生沿坡脚深层滑移的渐变趋势。     

低温冻土地区的软土路基蠕变沉降数值分析

为了研究低温冻土地区软土路基蠕变变形规律,考虑低温和含水率对软土路基蠕变特性的影响,结合KBurgers-MC模型,建立了软土路基的蠕变损伤本构模型。利用C++语言编写了蠕变损伤模型动态链接库文件,通过FLAC~(3D)软件对东港高速公路软土路基蠕变进行数值计算,计算结果表明:桩长对软土路基蠕变沉降有着重要的影响,增加桩长后软土路基蠕变沉降量、蠕变速率和塑性区明显减小;低温环境下含水状态的路基蠕变沉降值小于干燥状态,然而当含水率超过一定界限时路基会发生冻胀现象,导致蠕变沉降量增大;路基的蠕变速率随着温度的升高逐渐增大。将现场监测与数值计算结果进行比较,验证了数值计算的准确性,研究结果对于北方沿海软土路基蠕变沉降的防治具有指导意义。     

砂性土填料压缩特性试验研究

压缩模量是评价土体压缩特性和计算沉降量的重要指标,该指标与土体含水率、压实度等有密切关系。为此,以厦蓉高速漳州段高填方路堤工程为背景,通过室内快速压缩试验,对不同含水率、不同压实度下砂性土填料的压缩特性进行研究。结果表明:砂性土填料的压缩模量随压实度的增大而显著增大,随含水率的增大呈先减小后增大的趋势。究其原因,在高含水率条件下,受孔隙水压的影响,采用快速压缩试验测得的压缩模量偏大,对于高含水率的路堤填料,采用标准压缩试验,才能准确测定其压缩模量。     

基于路堤粗粒土填料力学特性的改进邓肯-张模型

为研究动力及含水率变化对路堤粗粒土填料力学特性的影响，制作了不同含水率w的路堤粗粒土填料试样，先对其施加一定荷载频率f的动应力，再进行静三轴压缩试验，分析不同试样静偏应力σ₀-应变ε₁曲线变化规律，之后结合Janbu公式探讨动偏应力σ_d、w及f与参数n、K的联系，建立初始变形模量E_i、极限偏应力(σ₀)_ult与各控制变量的拟合公式，提出考虑动力及含水率影响的路堤粗粒土填料改进邓肯-张模型，最后开展验证试验，对比分析该改进模型的有效性。研究结果表明：三轴试验中粗粒土试样在ε₁>0.5%时由弹性变形进入塑性变形阶段，不同控制因素下的σ₀-ε₁曲线在0.5%<ε₁<2.0%范围内出现明显差异，切线变形模量E_t在该范围内迅速降低，降低幅度达到58%～76%;当ε₁>2%时E_t变化逐渐减缓并...     

降雨工况下粗粒土高路堤边坡暂态饱和区时空演变规律模型试验

基于室内模型试验及相似理论,利用含水率测试仪、张力计、土压力盒分别监测长时间大雨、短时间暴雨2种降雨工况下粗粒土高路堤边坡体积含水率、基质吸力、坡前推力变化规律,研究这2种降雨工况下粗粒土高路堤边坡暂态饱和区时空演变规律,揭示暂态饱和区变化影响下粗粒土高路堤边坡失稳机理。结果表明：2种降雨工况下降雨初期,暂态饱和区主要分布在边坡表层,体积含水率逐层上升、基质吸力逐层消散;随降雨不断持续,长时间大雨工况下暂态饱和区主要呈S形分布,暂态饱和区扩展过程中路堤边坡各级坡脚处的体积含水率先上升、基质吸力先消散,坡前推力主要分布在路堤边坡坡脚深处,边坡土体抗剪强度削弱区域首先分布在各级路堤坡脚处并逐渐向边坡内部扩展;短时间暴雨工况下暂态饱和区呈J形分布,暂态饱和区在下路堤坡脚处分布的面积较大,暂态饱和区扩展过程中下路堤边坡下部坡脚附近体积含水率先上升、基质吸力先消散,坡前推力由表层向路堤深处逐渐增大,土体抗剪强度削弱区域主要分布在下路堤边坡坡脚处。     

路基粗粒土抗剪强度影响因素分析

粗粒土由于其优良的工程性质,在中国高速公路与铁路路基填筑中得到了广泛的应用。通过调研国内外大量的研究成果,分析了影响粗粒土抗剪强度的主要因素,探讨了这些因素对抗剪强度的影响机理。分析结果表明:粗细颗粒比例、颗粒本身的性质、应力状态、含水率、剪切速率以及粒径大小等是影响粗粒土抗剪强度的主要因素;粗粒土的抗剪强度主要决定于颗粒间形成的土体结构强度以及颗粒本身的特性,即所有影响土体结构强度以及颗粒本身特性的因素,均可对其抗剪强度产生影响。     

高填方压实土时效变形特征与长期沉降分析

为更有效地分析和预测高填方路堤的施工与工后沉降,重点考虑了路基压实土的超固结、剪胀等力学特性以及率敏性、蠕变等时间相依变形特征,结合室内土工试验分析了其力学特性的影响因素。以Hashiguchi提出的下负荷屈服面为参考屈服面,按相对过应力理论,建立了能反映超固结土剪胀、应变软化、应力历史以及时间相依变形特征的弹黏塑性本构模型;结合三轴剪切试验的结果确定模型参数,并通过固结蠕变和等应变速率三轴压缩两类典型的率敏性试验对模型进行了验证。将提出的超固结土弹黏塑性本构模型的应力积分算法通过UMAT子程序嵌入ABAQUS软件,使其成功用于某高速公路坝式路堤沉降问题分析。结合高填方路堤现场沉降监测结果研究表明:高填方压实土的超固结应力历史以及时间相依的流变性质对其变形有着显著影响,提出的超固结土弹黏塑性本构模型能模拟压实土的剪胀、应变软化以及时效变形特征,能应用于三维复杂条件下高填方路堤的施工及工后沉降计算,且沉降预测结果与现场观测数据吻合良好,具有较好的理论研究和应用价值。     

铁路路基粗粒土填料压缩变形特性试验研究

在路基工程中,压实系数、含水率是两个重要影响因素。提高压实系数可改善水稳定性。控制压实系数和含水率是保证路基稳固的关键。结合兰新铁路第二双线建设所采用的粗粒土作为路基填料,做了大量的室内压缩变形特性试验以及分析研究,得出粗粒土的压缩变形特性在不同因素下的影响规律。研究结果表明:提高压实系数,可获得良好的压实效果;增加加载次数可显著增强路基的稳定性,降低路基的变形;为了减小水对路基压缩变形特性的影响,铁路路基应有良好的表面防止雨水入渗、完善的周围排水系统,并重视防洪工作。     

铁路膨胀土路堤变形控制方法研究

为控制铁路膨胀土路堤运营期内变形，科学确定膨胀土填料的压实控制标准，对膨胀土路堤不同压实控制方法下的变形量进行了计算，提出铁路膨胀土路堤变形控制方法；结合南昆铁路南宁至百色段增建二线膨胀土路堤试验段工程现场监测结果进行验证。计算结果表明：由湿法重型击实所确定的压实控制指标填筑的膨胀土路堤总变形量较小，最大沉降量为40.5 mm，应采用湿法击实曲线实测93%最大干密度对应的含水率作为膨胀土压实控制含水率；监测结果表明：路堤在将近一年运营期内仅发生沉降变形，最大沉降量为37.0 mm。其膨胀土路堤变形控制方法具有较高可靠性。     

高速公路红砂岩路堤沉降特性分析

通过三年的工后沉降监测,对高速公路红砂岩路堤填料在施工期和工后的沉降机理进行了分析.施工期沉降主要以崩解变形为主,而工后沉降则主要以红砂岩粗粒土的流变形式为主.认为,只要严格按照红砂岩路堤填筑技术的要求进行施工,其作为路堤填料的稳定性是可以达到要求的.     

高速公路高填方路堤差异沉降特性研究

为了研究高填方路堤差异沉降特性,本文以某高速路堤为例,采用ABAQUS有限元软件,就不同填方高度、不同路基土压实度和不同填筑材料对高填方路堤差异沉降特性进行了研究。得到主要结论如下:高填方路堤的最大沉降值出现在路堤中部;随着路堤填筑高度的增加,路基最大沉降值明显增大,且沉降的速率也随填筑高度的增加而增加;提高路基土的压实度,有利于路堤土差异沉降的改善,但改善程度非常有限;改善路堤填土的力学性质是减小路基压缩沉降非常有效的措施之一。     

软岩填筑路基沉降特征的参数影响研究

运用PLAXIS软件对软岩填筑路基的沉降进行了数值模拟计算，分析了不同因素影响下的路基沉降规律。结果表明:高填方软岩填筑路堤的沉降受到路堤填土高度、湿化条件、上部荷载作用等因素影响较为显著。其中，路堤高度增加，最终沉降量增大，增幅递增；上部荷载越大，沉降量越大，增幅递增；软岩在最优含水率时沉降最小。     

循环荷载作用下火山渣混合料变形特征与路堤沉降预测研究

以东非地区内马铁路沿线火山渣为研究对象,通过循环载荷试验探究了黏土、火山渣不同掺配比混合料的变形特性和颗粒破碎规律,并采用路基沉降模型对混合料路堤的长期沉降进行预测。研究发现:混合料累积应变随着火山渣含量的增大而增大,黏土的掺入能够有效地提高混合料抗变形能力,其中黏土的最佳掺配比为70 %;颗粒破碎率和累积应变呈正相关,因此应尽量降低粗粒组火山渣的用量以减小混合料路堤变形;混合料路堤沉降主要发生在路基服役初期,火山渣含量较高时,服役初期引起的沉降较大;但随着服役时间增长,掺配比对路堤沉降量的影响逐渐降低。     

浆喷桩处理软土路基的载荷蠕变试验研究

目前软土路基的蠕变问题尚未引起广泛关注,但蠕变沉降引起的高速公路路面病害比较常见.通过现场载荷试验,研究浆喷桩处理软土路基在路堤荷栽作用下的蠕变沉降和侧向蠕变特性,结果表明:路基的蠕变沉降与时间关系可用幂函数进行很好拟合,蠕变沉降速率对数与时间对数关系具有良好的线性关系,且最后三级荷载下的蠕变沉降和沉降速率曲线均具有较高的相似性,而侧向蠕变速率则接近于零.     

动三轴CT条件下粗粒土填料的力学特性与细观力学性能分析

在多重环境因素长期作用下,粗粒土路基填料的动力特性会发生改变,目前对不同荷载频率、压实度及含水率下粗粒土填料的长期稳定性能尚缺乏统一认识。为了研究以上因素作用下粗粒土填料长期动力特性,采用大型动静三轴仪器开展粗粒土填料的三轴试验,同时运用工业CT对三轴试验前后2个阶段的试样进行断层扫描,分析不同荷载频率、压实度及含水率对粗粒土填料动力特征与损伤演化的影响规律。研究结果表明：循环荷载达到1 000次之前,为粗粒土填料颗粒之间的挤密阶段,以颗粒间的挤密压缩为主,横向膨胀为辅,颗粒间压缩挤密引起的密度增加量远大于试样横向膨胀变形引起的密度减小量;当循环荷载增加到1 000次以后,试样横向变形引起的密度减小量迅速增大,而由颗粒间压缩挤密引起的密度增加量减缓,并在之后阶段表现出稳定状态,试样从应变软化型向应变硬化型转变;荷载频率越高,试样表现出的回弹模量越大;高频率作用下应力-应变滞回圈曲线近似为线性,试样在高频率下其泊松比有所下降,材料的动能损耗降低;随着三轴试验的进行,横剖面局部颗粒受挤压程度增加,最终状态下扫描层内的CT值存在差异性,试样颗粒在循环荷载作用下存在挤密、错动、融合的现象。     

软土地基上高等级公路路堤沉降的研究

本文针对上海地区软土的特性和分层情况，研究了路堤的沉降计算方法，用非线性有限元法与分层总和法进行对比分析，在此基础上提出了考虑地基土的剪切变形，土的非线性及“硬壳层”等影响因素的分层总和沉降修正计算方法，通过与实测资料对比，表明该法的为解决天然软土地基上路堤的沉降，提供了有效的途径。     

加筋粗粒土力学性能试验研究

采用3种土料、2种加筋材料(三向土工格栅、双向土工格栅)进行加筋土的无侧限抗压试验,探讨了加筋层数、加筋间距、含水率、压实度和土粒级配等对加筋粗粒土抗压特性的影响,得到以下主要结论:(1)压实度越高、加筋层数越多的加筋粗粒土承受大变形的能力越强,抗震性能越好;(2)压实度越大的粗粒土,增加格栅加筋密度对提高加筋土强度的作用越显著;(3)加筋粗粒土的强度随土中粗粒含量的增加而增大;(4)含水率对加筋粗粒土的强度基本无影响。