武广高铁沿线红黏土自振柱试验研究

针对武广高速铁路无碴轨道路基的长期动力稳定问题,应用共振柱仪对沿线石灰岩类红黏土进行了动剪模量和阻尼比的试验研究,得到了Gd/Gdmax～γdandλ～γd关系曲线,给出了红黏土的Davidenkov模型参数、阻尼比经验公式及其相应的拟合参数。动剪模量随动剪应变的增大非线性减小,阻尼比随动剪应变的增大非线性增大。围压对动剪模量及阻尼比的影响规律因动剪应变水平的不同而不同:低剪应变水平下,动剪模量随围压的增大而增大,阻尼比随围压的增大而减小;高剪应变水平下,动剪模量随围压的增大而减小,阻尼比随围压的增大而增大。对比分析表明:红黏土动剪模量大于一般黏性土动剪模量平均值,阻尼比大于砂土阻尼比平均值。研究成果为红黏土路基动力稳定性评价提供动力参数,也为红黏土动力特性的深入研究提供基础。     

地铁列车作用下软黏土的动力响应试验研究

土体动力特性的研究对地铁列车荷载作用下软黏土地基变形的控制具有重要意义,通过对广州地铁饱和软黏土进行动三轴试验,研究土体的动强度、动应力-动应变关系和动模量特性。结果表明:(1)在循环荷载作用下,该软黏土的动强度低于45 kPa;稳定型和破坏型的ε_d-N曲线变化规律不一致;(2)在同一动应力幅值作用下,当动应变低于动应变极限值时,频率对动骨干曲线的影响较小;(3)其他条件相同时,在振动中期,频率对动弹性模量的影响较小;在振动后期,动弹性模量的衰减程度随频率的增大而增大;土体动弹性模量随动应力幅值的增大而增大;(4)最后通过Hardin-Drnevich模型验证本文基于实验数据得到的新的归一化的试验参数是合理的,且新模型参数可为该地区同类地铁工程的软黏土动力特性研究提供参考。     

循环荷载下地铁隧道基底风化泥质粉砂岩动力特性研究

通过对强、中风化泥质粉砂岩进行动三轴循环加载试验,对其低频循环荷载作用下不可恢复累积塑性动应变的发展规律进行研究,分别从不同动应力、静偏应力、围压、频率4个方面入手,对风化泥质粉砂岩的轴向动应变规律进行分析及对不同因素的影响程度进行比较。并对试验数据进行非线性拟合,建立强、中风化泥质粉砂岩在振动荷载作用下的累积应变预测模型。研究结果表明:强、中风化泥质粉砂岩在循环振动荷载作用下的动应变情况受动应力、静偏应力2因素影响较大,并随其增加而增大,但中风化泥质粉砂岩动应变趋于稳定需要的循环次数为2 000次左右,而强风化泥质粉砂岩仅需要1 000次左右;静偏应力从0 kPa增加至200 kPa,中风化泥质粉砂岩的动应变约增长5.97倍,而强风化泥质粉砂岩的动应变则增长约8.53倍,变化更为明显;围压的增大加速了强风化泥质粉砂岩样内部裂隙发展,而中风化泥质粉砂岩样内部裂隙发展受到抑制,从而表现出随围压增加动应变变化趋势相反的现象。     

交通荷载引起的静偏应力对压实黄土动力特性的影响

区别于地震荷载,交通荷载作用下的静偏应力对土体动力特性的影响显著。通过室内动三轴试验研究静偏应力对压实黄土动应力-应变关系的影响规律,分析动模量随加载振次的变化规律。结果表明:静偏应力可以显著提高同等动应变幅值下土体的动模量;随着静偏应力的增加,土体的动应力-应变关系在一定的起始动应变幅值范围内呈线性关系。当不考虑静偏应力时,土体的动模量随着振次的增加逐渐衰减;当考虑静偏应力时,土体的动模量随着振次的增加逐渐增大。此外,通过将动力荷载作用下土体的循环累积应变分解为动力蠕变和弹性应变,对土体的滞回特性进行了修正,修正之后静偏应力对土体动模量的强化作用更加明显。修正方法可为交通荷载作用下路基的动力响应和长期变形分析提供更为清晰的研究思路和意义明确的力学参数。     

重载铁路路基基床不同改良厚度的动力响应研究

重载列车荷载对路基基床的影响较为显著,为探究北方风沙地区选择水泥改良的粉细砂作为基床填料后路基体的变形及动力稳定性。通过动三轴试验对比分析了不同掺入率水泥改良土临界动应力大小及不同围压下回弹模量的变化规律,进一步结合FLAC3D建立三维动力仿真模型,重点探讨了列车激励荷载作用下路基基床换填不同厚度的5%水泥改良土时动应力、沉降变形、振动加速度的变化分布规律。结果表明:5%水泥改良土临界动应力、回弹模量较原状土提高幅度最大;路基体竖向动应力、位移、加速度峰值均随深度增加而逐渐减小;路基基床对动应力的扩散抑制作用较强,动荷载传递经基床后平均衰减约83.5%;路基沉降主要产生在中上部,且随基床底层改良厚度增加路基顶部最大竖向位移逐渐减小,最大减小约45.6%;此外,振动加速度传播经改良后的路基基床衰减幅度较明显,约为69.4%。     

淤泥质土及其改良土体动力特性试验研究

为探究佛山淤泥质土及掺加超细水泥改良土体的动力特性,依托佛山地铁2号线一期工程,对隧址区内的淤泥质土及掺加超细水泥的改良土体进行动三轴试验。研究结果表明:相同围压条件下,随超细水泥掺量增加,土体抗剪强度增大,动剪切模量增大,最大阻尼比减小;对于同一土样,随围压增大,土体抗剪强度增大,动剪切模量不断增大;不同围压条件下的阻尼比随剪应变的变化均可分为两个阶段,当剪应变较小时,阻尼比与围压呈负相关,在剪应变较大时,阻尼比与围压呈正相关;掺加超细水泥对淤泥质土具有较好的改良效果,掺加超细水泥400 kg/m~3土体的动黏聚力为4.4～7.5 kPa,动内摩擦角大小为1.9°～5.16°。本文测定出淤泥质土原状土及改良土体在振动作用下的各项参数,为研究隧道长期不均匀沉降特性提供基础数据。     

水泥沥青砂浆的静动态力学行为

研究了3种典型水泥沥青胶凝材料的动态力学行为和不同A/C的水泥沥青砂浆的静动态力学行为.采用动态黏弹谱仪测试水泥沥青胶凝材料的动态模量和滞后角随加载频率的变化关系.采用电液伺服控制材料万能试验机研究了水泥沥青砂浆静态抗压、动态周期性压力荷载下的力学行为.结果表明:对同一水泥沥青胶凝材料,动态模量随频率的增大而增大;对不同水泥沥青胶凝材料,随着A/C的增大,动态模量减少而滞后角增大,表明其黏弹性越发显著;水泥沥青砂浆的抗压强度、弹性模量以及破坏能随A/C的增大而减少,且变化规律基本相似;水泥沥青砂浆的动态模量随A/C以及加载频率的变化规律与其胶凝材料的规律基本一致.基于标准固体模型,通过对水泥沥青砂浆的动态模量拟合得到其力学模型中各基本元件的力学参数,从而实现了对水泥沥青砂浆力学行为的完全本构表征.     

淤泥质粉质黏土温控动三轴试验

针对宁波市轨道交通2号线一期工程,利用温控动三轴试验系统,开展淤泥质粉质黏土的动力特性试验,研究温度、加载频率、动应力幅值对土体的累积塑性应变、动弹性模量、阻尼比和孔压等的影响。结果表明:淤泥质粉质黏土的动力特性发展规律受动应力幅值的影响很大,当动应力幅值接近临界动应力时,增大振动频率会降低临界动应力值;在相同应力水平下,淤泥质粉质黏土的强度随着温度的升高而增大,呈现热硬化趋势;在不同的动应力幅值、振动频率和温度下,淤泥质粉质黏土的动弹性模量和阻尼比随动应变的增大而减小,动应变随动应力比的增大而增大,近似呈线性增长。     

洞庭湖区淤泥质黏土水泥土力学性能试验研究

结合湖南洞庭湖区某高速公路淤泥质黏土软基处理工程,进行淤泥质黏土水泥改良土的无侧限抗压强度试验,研究水泥土无侧限抗压强度的影响因素、水泥土的应力应变关系和变形模量的变化规律以及试样的破坏模式。研究结果表明：淤泥质黏土水泥土的无侧限抗压强度随着养护龄期和水泥掺入比的增加而增加,随着含水率的增大而减小;无侧限抗压强度增长速率随着养护龄期的增大而减小,随着水泥掺入比的增大而增大;水泥土应力应变全过程曲线可以分为加载初始阶段、塑性上升阶段、应力～应变下降阶段和残余强度阶段等4个阶段;水泥土的变形模量随着水泥土的无侧限抗压强度的增大而增大;含水率高、水泥掺入比低和龄期短的试件呈现塑性破坏,而含水率低、水泥掺入比高和龄期长的试件呈现脆性破坏。     

冻融循环作用下水泥改良土的力学性质研究

针对季节性冻土区的特殊环境,对冻融循环后的水泥改良土进行系列动静试验,研究土体的物理性状、力学特性与冻融次数、冷冻温度的关系。结果表明,反复冻融作用改变了土体的性状,这一改变过程是使土体内部结构从不稳定态向动态稳定平衡状态发展的过程;其应力—应变关系呈应变软化型,表现为脆性破坏,存在明显的剪切面;动荷载作用下,水泥改良土试样存在一临界状态,其破坏过程分为3个阶段:微裂纹出现、裂纹扩展和整体错动;经历3次冻融作用后,其临界动应力随冻融次数下降趋势变缓;动应力和冻融作用对水泥改良土的回弹应变影响显著;回弹模量存在一临界值,其值随冷冻温度的降低而降低。