改良废旧轮胎混合材料动力特性试验研究

为深入研究冻融循环条件下废旧轮胎颗粒材料的改良方法及动力特性,通过室内试验,确定了废旧轮胎颗粒材料的改良配比.利用改良后的废旧轮胎混合材料制备了若干试样进行动三轴试验,获得了不同温度、冻融循环次数和循环加载次数下试样的动应力-动应变关系曲线.试验结果表明:在动应变5％以内,混合材料试样的动应力-动应变关系曲线无明显峰值点,具有显著的应变强硬化特征;在-15～20℃范围内,试样的破坏强度随温度降低而增加,随冻融循环次数和循环加载次数增加而降低,而且两者对常温试样破坏强度影响较小,对冻结试样影响较大.     

原状冻结砂土阻尼比的综合影响因素探究

对青藏铁路清水河DK1 047+000段原状冻结砂土进行室内动三轴试验研究,采用Tablecurver3D数据处理软件对阻尼比试验结果进行三维曲面生成,结果表明:当试验温度为-0.6~-10℃、围压为0.1~0.5 MPa、荷载振动频率为1~5Hz条件下,原状冻结砂土阻尼比分别与温度和加载频率呈单调增函数和单调减函数的关系,随围压的变化其值较为分散.阻尼比随温度和围压的综合作用呈片状微卷上升趋势,其中温度影响较为显著;温度—围压—阻尼比三维曲面为单调递增曲面;在频率和围压的综合作用下,阻尼比曲面近似呈螺旋上升状     

考虑时间间歇效应的粉土动力特性

列车荷载是揭示路基真实动力响应特性的前提，以往的动三轴试验将列车荷载视为连续动荷载，忽略了追踪列车间隔时间对路基土体动力特性的影响. 利用室内动三轴仪对粉土开展了连续加载和间歇加载（连续加载与间歇交替循环）的动三轴试验，分析了两种加载方式下粉土超孔隙水压力、回弹模量、累积塑性应变等的发展规律. 研究结果表明:持续动荷载作用下累积的超孔隙水压力在间歇阶段会发生消散，轴向应变在间歇阶段得到一定程度恢复，进而提高了试样抵抗变形的能力；室内动三轴试验忽略间歇效应将高估列车动荷载作用下试样超孔压和塑性应变的累积量及发生破坏的可能性；间歇加载下试样的永久变形行为可依据安定理论划分为塑性安定、塑性蠕变和增量破坏.      

循环荷载作用下低液限黏土累积变形规律研究

在利用GDS三轴仪对某火车站地段路基低液限黏土进行了一系列的室内动三轴试验,研究其在循环荷载作用下的累积应变发展规律,并探讨了不同动应力幅值和不同围压对累积变形的影响。结果表明:土体累积应变随循环加载次数的增加而增大。在循环加载前期,土体累积应变迅速发展;在循环加载次数接近1000次时,土体累积应变基本不再发生,土体变形基本稳定。此外,基于试验数据选用了累积应变指数模型进行预估,该模型具有良好的预估效果,可以较为准确地预测低液限黏土累积应变。     

滹沱河粉细砂的动力特性试验研究

通过室内动三轴试验研究了重复动荷载作用下滹沱河粉细砂的动力性质,分析了加载周期、动应力大小以及加载频率对动应变、动弹模和动强度的影响,为填砂路基的设计与施工提供了理论依据.     

循环荷载下压实粉土的动态特性

为了研究交通循环荷载下黄河冲积粉土的动态特性,基于室内应力控制式动三轴试验,并考虑动应力、含水率两个因素的变化,研究了压实粉土的累积塑性变形、回弹模量及临界动应力的变化规律.试验结果表明:循环荷载下压实粉土的累积变形与动应力、含水率的高低均有关,动应力越大,累积变形随含水率增加而增长较快;压实粉土的回弹模量随动应力增加而缓慢降低,随含水率增加线性减小;压实粉土的临界动应力随含水率增加线性降低.     

水泥改良土力学特性试验研究

在大量动静三轴试验的基础上,研究了水泥改良土试样的应力．应变关系,掺和比及围压等影响因素,以及临界动应力、累计塑性应变、弹性应变及回弹模量的变化规律,同时,还研究了水泥土的回弹模量和动弹性应变与振动次数的变化规律．试验结果表明：水泥土的应力．应变曲线呈软化型,存在明显的应力峰值点;动应力存在一个临界值,土体的变形分为衰减型、破坏型及临界型;水泥土的临界动应力是素土的两倍以上,随掺和比的增加而增长,但增长趋势变缓．     

基于热力学耗散的饱和砂土循环液化特性研究

为了研究饱和砂土在循环荷载作用下的动力特性,从热力学平衡条件入手,结合颗粒熵理论,以直线为迁移曲线构建了饱和砂土在循环荷载作用下累积耗散能φ的计算方式;针对饱和南京细砂开展了循环三轴试验,探讨了初始循环应力比CSR、有效围压σ'_c等因素对南京细砂液化特性的影响。结果表明:累积耗散能的发展表现出缓慢增长段、过渡段、急速增长段等3阶段特性,且过渡段对应的孔压比ru处于0.6～0.7的水平;液化所需的累积耗散能φ与初始循环应力比CSR无关,但与有效围压σ'_c呈现出正相关关系;孔压比r_u随着累积耗散能φ的增加而增大。构建了初始液化时的累积耗散能φ_f与有效围压σ'_c之间的函数关系,并以累积耗能比φ_R为标准,建立了孔压比r_u发展的能量模型。     

非饱和混合土动剪切模量与阻尼比试验研究

川西山区广泛分布着崩坡积混合土,且在自然条件下常处于非饱和状态。动剪切模量和阻尼比是进行场地地震反应分析时必不可少的动力特性参量。为研究该地区上述两个参数的影响因素,运用动三轴仪,获取了小应变范围内循环荷载作用下混合土动应力应变骨干曲线、滞回曲线,拟合得到动剪切模量/最大动剪切模量-剪应变幅值和阻尼比-剪应变幅值曲线,系统研究了两个曲线函数随含水量和细颗粒含量的变化规律。研究结果表明:饱和程度和细颗粒含量对动剪切模量和阻尼比有显著影响,其影响程度还与矿物成分有关;在对比分析基础上,提出适用于崩坡积混合土在饱和、非饱和状态下的动剪切模量比和阻尼比推荐值,为川西山区地震安全评估提供参数取值依据。      

干湿循环作用对泥质板岩冲击动力性质的影响

设计了考虑干湿循环作用影响的泥质板岩分离式霍普金森压杆试验,通过试验研究得到冲击荷载作用下泥质板岩的动强度、动弹性模量、动泊松比和峰值应力对应的应变等参数随干湿循环次数的变化规律.研究结果表明:随着干湿循环次数从0增大到15,动强度、动弹性模量以及峰值应力对应的应变均不断降低,降低幅度分别为20.7％、16.1％和16.7％,而动泊松比的变化规律不显著;干湿循环作用使得泥质板岩的动强度和动弹性模量显著降低,脆性显著增强.研究成果可为考虑干湿循环影响的泥质板岩爆破参数设计和爆破动力性质研究等提供参考.     

围压对沥青混合料动态模量的影响

沥青混合料在路面结构中承受三维应力状态,所以有必要了解其力学性质随围压的变化情况.对改性沥青Su-perpave20和普通沥青Superpave25两种混合料分别在不同温度、不同围压和不同频率条件下进行了三轴动态模量试验,分析了各种条件下围压对动态模量的影响.结果表明,随着温度的升高和荷载频率的降低,围压对动态模量的影响越来越显著.当温度<15℃时,围压对动态模量的影响很小,但在55℃时,Superpave20和Superpave25混合料在250 kPa围压时的动态模量可达无围压时的4.7倍和18倍,表明在进行沥青路面结构分析时很有必要考虑围压的影响.     

水泥混凝土路面半刚性基层的孔隙水压力特性

基于多孔介质弹性理论,运用ABAQUS有限元分析软件对水泥混凝土路面半刚性基层的孔隙水压力进行了数值模拟,计算了不同外部荷载和路面结构条件下的基层孔隙水压力分布规律。分析结果表明:在饱水状态下,基层孔隙水压力随面层厚度、面层模量、基层厚度与基层渗透系数的增大而减小,随基层模量的增大而增大,但面层和基层模量对孔隙水压力的影响不显著;孔隙水压力随交通荷载的增大而呈线性增大,在荷载相同时,荷载分布越密集,对基层孔隙水压力分布的影响越显著,加载模式只影响孔隙水压力的消散过程;孔隙水压力随行车速度的增大而增大,消散过程加快。     

强震作用下群桩基础抗液化性能的振动台试验

为研究强震作用下群桩基础抗液化性能优于单桩基础的具体表现形式,依托海南省海文大桥工程,采用振动台模型试验开展单桩、四桩、六桩基础处理液化地基的差异性研究,分析了3种不同工况下饱和粉细砂土层中孔压比、桩身加速度和弯矩时程响应差异及其三者相互关系。研究结果表明:0.35g地震动荷载作用下,3种工况均产生液化现象,饱和粉细砂土层深处的孔压比开始增长时刻及稳定时刻均滞后于浅层;六桩基础完全液化耗时比四桩基础延缓4.41~4.82 s,四桩基础完全液化耗时比单桩基础延缓4.00~4.42 s;随着桩数的增加,同一深度处饱和粉细砂土层中桩身最大加速度及其放大系数均逐渐减小,桩身最大加速度出现时刻逐渐滞后,且随着孔压比的增大,桩身加速度逐渐减小;六桩基础最大弯矩较四桩基础小25.95%~43.50%,四桩基础最大弯矩较单桩基础小28.80%~33.10%,单桩基础最大弯矩出现时刻比四桩基础早1.22~1.27 s,四桩基础较六桩基础提前0.66~0.72 s,且桩身弯矩随孔压比的增大逐渐衰减,说明液化前饱和粉细砂土层具有软化减震作用。可见,六桩基础抗液化性能优于四桩及单桩基础,在液化土层桩基础抗震设计中,可通过群桩基础形式提高其抗液化性能。      

Experimental study on the effect of cyclic preloading on the resistance to liquefaction of saturated loose sand under wave loading

By using the soil static and dynamic universal triaxial and torsional shear apparatus, a series of combined cyclic shear tests are performed to simulate the rotation in the principal stress direction induced by ocean wave. The tests include the cyclic preloading tests and liquefaction tests in the second loading on saturated loose sand with a relative density of 30%. The all tests are consolidated under isotropic condition. The effect of the cyclic preloading on the resistance to liquefaction of saturated loose sands under the condition of continuous rotation in the principal stress direction is investigated. Experimental data indicate that the void ratio of saturated sands has a negligible reduction after cyclic preloading. With the increase of the intensity of cyclic preloading (in the amplitude and in the number of cycles), the resistance to liquefaction in the second loading is increased continuously under the condition that the liquefaction does not occur during the cyclic preloading. The reason is that the construction of more stable structure due to the uniformity of the void and the better interlocking of the particles when the cyclic preloading is applied to the saturated sand.     

Experimental study on mechanical properties of weathered rock covered by loess

Based on dynamic triaxial test, the mechanical properties of the weathered rock covered by loess were studied. The cohesion value of weathered mudstone is far below that of the weathered sandstone, while the internal friction angle values are basically equivalent, about 30°. Compared with the undisturbed sample, the cohesion value of remodeling weathered rock sample decreases significantly. With the increase of moisture content, the strength of weathered mudstone is obviously decreased due to the influence of the water softening effect. This results illustrate that the bearing stratum is not easily affected by external disturbance in comparison to weathered mudstone. In the engineering, in order to ensure the good mechanical properties of the soil, more attention should be paid to keeping the water content constant, even to reducing the water content. The experiments show that the relations between shear stress and strain of weathered rock were nonlinear and the behavior of weathered rock can be expressed by the hyperbolic model. The initial modulus of undisturbed weathered rock, under the same consolidation conditions, is much greater than that of remodeling samples. Meanwhile, the initial dynamic elastic modulus of sandstone is also greater than that of the mudstone. The dynamic shear modulus ratios of the undisturbed sandstone, the undisturbed mudstone, as well as the remodeling mudstone have the normalization characteristics with the increase of dynamic shear strain. The damping ratio of mudstone is larger than that of the sandstone, and the damping ratio of remolding sample is also greater than that of the undisturbed mudstone. The mudstone has the bad mechanical properties as bearing stratum.     

沥青路面动态响应数值分析

为了优化沥青路面结构设计,引入无反射边界,依据结构动力理论,利用有限元数值分析方法,对多层沥青路面在移动荷载作用下的动态响应进行了分析。发现沥青面层的拉应力和路表弯沉随着基层模量、层间摩擦系数、行车速度和面层材料阻尼的增大而减小,剪切应力随着轮胎接地压力和基层模量的增大而增大。分析结果表明:基层设计需要综合优化设计,简单增加基层模量和厚度都是不合适的;良好的层间接触状态以及使用较大阻尼的材料,有利于路面性能的改善;提高行车速度可以延长路面的使用寿命。     

用粉细砂修筑路基动力特性试验分析

主要分析粉细砂的各项动力参数指标,包括粉细砂修筑路基的干密度、含水量和施加的静固结应力,分级施加轴向周期循环荷载,周期加荷作用下动应力、应变、孔隙水压力情况,可为以后修筑路基提供一定参考。