佛山地铁2号线盾构穿越地层中砂土动力特性及改良方法

可液化砂土地层给盾构隧道的修建和正常运营带来极大危害。选取佛山市轨道交通2号线一期工程地层内的砂土进行了动三轴试验,研究砂土液化地层原状土的动力学特性及土体掺加超细水泥的改良效果。结果表明:在相同围压条件下,随着超细水泥掺量增加砂土的抗液化性能增强,动剪切模量比增大,最大阻尼比减小;对于同一土体,随着围压的增大,砂土的抗液化性能增强,动剪切模量比增大;掺加超细水泥对砂土具有较好的改良效果,掺加超细水泥400 kg/m3后改良土体的动黏聚力为7.6～9.4 kPa,动内摩擦角为1.45°～2.82°。     

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。     

动三轴试验在武汉地铁二号线勘察中的应用与分析

在对武汉地铁二号线的勘察中进行了室内动三轴试验。试验结果表明,随着围压的增大,粉砂、粉土的动强度、动弹性模量随着围压的增大都有明显的提高;随着剪应变γ的增大,G/Gmax逐渐减小;阻尼比λ随着动应变的增大而增大;随剪应变幅值的增大,动剪切模量比减小,阻尼比增大。在地震烈度7度情况下,场地中饱和砂土和粉土的黏粒含量超过10%,可定为非液化土。     

铁路浅表层淤泥地基固化试验研究

选用无机粉态和液态固化剂配以硅酸盐水泥对浅表层淤泥土进行固化,通过宏观静力学试验和动三轴试验以及微观扫描电镜分析,进行铁路浅表层淤泥地基固化研究。结果表明:液态固化剂在固化施工和提高淤泥土性能上优于粉态固化剂,固化剂掺量相同时,液态固化剂固化淤泥土强度高于固态固化剂,掺量在3%~4%时高出30%以上;固化淤泥土在14d后强度趋于稳定;淤泥土在循环动载作用下的动应变随水泥和固化剂含量的增加而大大减小,水泥或固化剂掺量增加2%,在50N动荷载下减小约2倍,在100N动荷载下减小3~5倍;淤泥土的动弹模随水泥掺量和固化剂掺量的增加略微增大;淤泥加固后原状土的粒状架空结构中颗粒间缝隙被填充,结构更加密实,因此宏观动强度增大。     

分级加载下铁路路基粗粒土 动力特性研究

利用大型动三轴试验仪对铁路路基粗粒土填料开展分级加载的循环三轴试验,分析围压、加载频率对粗粒土动应力-动应变关系、动弹模以及阻尼比等动力特性的影响。试验结果表明:随着围压或频率的增加,土体的动强度、动弹性模量和阻尼比均增大;动应变较小时频率或围压对阻尼比的影响较小,动应变较大时频率或围压对阻尼比影响较大。在试验基础上建立基于Hardin-Drnevich骨架曲线和符合广义Masing准则的粗粒土非线性动本构模型,并在ABAQUS中UMAT二次开发平台编制相应的子程序。通过与试验结果比较,验证了粗粒土非线性动本构模型的正确性。     

玄武岩纤维加筋粉质黏土的静动力学特性试验研究

玄武岩纤维作为一种新型环保高性能土体加筋材料,在土体中所表现出的静、动力学特性不同于一般的土工合成材料。为深入研究玄武岩纤维加筋粉质黏土的静、动力学特性,进行三轴压缩试验和动三轴试验,分析玄武岩纤维掺入量以及土体含水率等因素对粉质黏土抗剪强度、剪切模量以及阻尼比的影响。研究结果表明:纤维的加入能显著提高土体的抗剪强度,而纤维对粉质黏土抗剪强度参数的影响主要体现在黏聚力的提高上,对内摩擦角的影响比较小;含水率在最优含水率18.5%时,土体的抗剪切强度达到最大值。在应变一定时,土体的动剪切模量随着纤维掺入量以及含水率的增大先增大后减小;阻尼比随着纤维掺入量的增大先减小后增大,而含水率对阻尼比的影响较小。总体而言,在最优含水率18.5%,最佳纤维掺入量0.2%情况下能显著改善粉质黏土的静、动力特性。本文的研究成果将为玄武岩纤维加筋土路基的设计提供依据。     

风化花岗岩及水泥稳定土的动模量影响因素研究

动模量是土动力学的重要参数,从风化花岗岩的物理指标入手,通过风化花岗岩及其改良土的动三轴对比试验,研究各种因素与动模量的相关关系。结果表明:风化花岗岩的动模量随动应力增加而减少,随围压增加而增加,随密实度呈幂函数关系增加;在最佳含水量附近,全风化花岗岩的动强度和动模量有最大值;随水泥掺入量增加而增加,若试样的水泥含量超过11%,动模量不随动应力的变化而变化。     

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。     

重载铁路路基低液限粉土的动力特性

针对朔黄重载铁路路基不同饱和度的低液限粉土填料,开展了不同围压、不同动应力幅值的动三轴试验。分析了围压、饱和度、固结比等因素对低液限粉土动力特性的影响。结果表明:低液限粉土填料的动剪应力随围压的增大近似线性增大,随饱和度的增大而降低;抗剪强度随饱和度的降低而增大;破坏振动次数越大,对应的液化应力比越小;饱和试样的液化应力比随围压增加而增加,非饱和试样则反之;动弹性模量随围压和固结比的增大而增大,但饱和度对于动弹性模量的影响规律不明显。研究结果可供重载铁路路基动力特性评价和加固设计参考。     

超固结土三轴率敏性特性及影响因素分析

为建立超固结土的弹黏塑性本构模型并预测其长期变形,研究土体不同应力历史的时间相依变形特性,采用土体率敏性三轴试验,对预加800k Pa有效应力历史的饱和黏土开展不同加载速率下的三轴剪切试验,并通过改变有效围压(50,100,200和400kPa)、细砂含量(占比0%,10%和20%)和加载速率(0.5625%/min,0.037 5%/min和0.002 5%/min)等方式,深入探讨超固结比、黏性以及应变速率对土体变形特征的影响,引入能通过试验测定的应变率参数ρ来表征黏土率敏性大小。试验结果表明:归一化不排水抗剪强度随超固结比(OCR)单调递增;随着OCR的增大,土体剪胀软化越明显;应变速率与土体的抗剪强度呈半对数线性关系;随着含砂的降低,土体的黏性增大,剪胀软化也越明显;率敏性随超固结比的增大而增强,土体黏性越大率敏性就越显著。     

地震荷载下高含冰量冻土的动力特性试验研究

地震荷载作用下高含冰量冻土的动力特性试验研究对西北地区地震多发地段的冻土工程的抗震设计具有重要意义。通过选取兰州的重塑冻土进行动三轴试验,分别研究了地震荷载下不同控制温度(-6,-3,-1℃)、不同含水量(30%,50%,75%)以及不同围压(0.3,0.5,1,2 MPa)下高含冰量冻土的动应力应变关系和动弹性模量。试验结果显示,不同条件下冻土的动应力应变关系呈Hardin-Drnevich双曲线模型,并且不同温度、不同围压和不同含水量对模型参数都有着影响。动弹性模量随温度升高而减小,温度每升高1℃,弹性模量就下降12～15 MPa。围压对动弹性模量的影响有强化作用和弱化作用,-6℃时动弹性模量随围压增大而增大,-1℃时大应变情况下动弹性模量随围压增大而减小。对于高含冰量冻土,动弹性模量随含水量的增大先减小后增大。     

温度变化条件下路基盐渍土动应力-动应变响应规律研究

以青海西部某地区的路基盐渍土为研究对象,基于英国GDS动三轴试验系统,进行室内温度变化状态下的动三轴试验,研究其在不同温度、频率、围压下的动应力-动应变、动剪切模量等的变化规律。试验结果表明:在循环动荷载作用下,温度改变对试样的动应力-动应变关系影响显著,频率和围压次之;同一动应变幅值下,温度越低,动剪切模量(G_d)越大;频率和围压增加时,G_d同样增大,但围压对G_d的影响更为明显,其曲线发展趋势更为陡峭;最大动剪切模量(G_(dmax))和最终剪应力幅值(τ_(dult))在温度、围压不变,频率增大时,两者也都增大,G_(dmax)曲线为上凸形,τ_(dult)曲线在正温状态下为上凸形,在负温状态下为下凹形;频率、围压不变时,G_(dmax)和τ_(dult)随温度降低而增大,且0℃以上变化趋势较缓,0℃以下变化趋势较陡。使用一个温度修正系数对不同温度下的G_(dmax)进行修正,并得到修正系数的拟合函数,其在负温下的拐点在-4℃左右。     

重载铁路路基粗粒土填料回弹特性试验研究

粗粒土填料广泛应用于重载铁路路基基床层,填料的物理和应力状态对重载铁路路基的回弹特性有重要的影响.为研究粗粒土填料在列车循环荷载作用下的回弹特性,开展一系列循环荷载作用下的大型动三轴试验,分析粗粒土填料在不同含水率、动应力幅值、循环振次、围压条件下回弹模量的变化规律.结果表明:饱和稳定试样,回弹模量约在1 000圈左右...     

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%。     

人工冻结砾石土三轴剪切强度试验研究

为分析冷冻温度和含水量对于砾石土抗剪强度参数的影响,通过室内试验对南宁地铁联络通道砾石土层进行冻结状态下的三轴剪切强度分析,研究围压、冷冻温度以及含水量对于其强度演变的影响,分别得到几个特征围压下的砾石土冻结强度与冷冻温度及含水量的关系。试验结果表明:砾石土的三轴剪切强度随着冷冻温度的降低而升高,温度效应明显;同时,含水量变化对于其剪切强度影响也十分显著,在试验研究范围内冻结砾石土偏应力峰值与含水量成一定的正相关性,随着含水量增加,冻结冰晶体含量随之升高进而引起土体胶结能力增大,相应的强度有所提升。该三轴剪切强度符合Mohr-Column准则,黏聚力与内摩擦角随着冷冻温度的降低而增大,随着含水量的增加而增加。同时,冷冻温度对于砾石土三轴剪切强度参数的影响受土体含水量变化影响显著。     

CRTSⅡ型无砟轨道CA砂浆变形及力学特性动三轴试验研究

CA砂浆是板式无砟轨道的关键组成部分,起弹性垫层的作用。为研究CRTSⅡ型CA砂浆在围压和荷载幅值耦合作用下的变形及疲劳后力学特性,采用GDS三轴仪在5种荷载幅值(0.3,0.35,0.4,0.45,0.5 kN)和4种围压(0,200,400,600 kPa)作用下进行室内动三轴试验,得到累积应变及疲劳后峰值强度的变化规律,并对影响疲劳后峰值强度的荷载幅值和围压进行二元线性回归分析。结果表明:疲劳后的峰值强度随荷载幅值的增加而线性降低,随围压的增加而线性增加;围压增大,荷载幅值对峰值强度的影响减弱,荷载幅值增大,围压对峰值强度的影响作用增强;荷载幅值和围压二元线性回归分析的相关系数为0.973;同一围压下,累积应变随循环次数增加而增加,增长速度渐渐变缓;同一循环次数下,累积应变随荷载幅值的增加而增加,且随着围压增大,荷载幅值对累积应变的影响减弱。     

砾类土在循环荷载作用下的变形影响因素试验研究

砾类土是新疆铁路和公路常用的路基填料,为了控制和减小砾类土路基的沉降,首先需要明确各因素对该类路基在循环荷载作用下的变形影响规律。通过动三轴试验研究围压、初始静偏应力、循环荷载作用频率、循环荷载大小和固结比对砾类土累计塑性变形的影响规律,得出其累计塑性应变随着初始静偏应力、循环荷载大小的增加而增大,随着围压、荷载作用频率和固结比增加而减小。同时计算各影响因素对累计塑形应变的极差,得出影响因素对累计塑形应变影响的大小。在路基施工时,可以通过提高路基的围压,同时使路基充分固结来减小路基的营运沉降。提出一种针对砾类土应变较小时的塑性累计变形模型,并验证模型的正确性,可为新疆砾类土路基的设计和施工提供参考。     

含石率对石英砂岩类碎石土力学特性的影响研究

为探究含石率对石英砂岩类碎石土力学特性的影响,以湖南益阳某滑坡石英砂岩类碎石土为研究对象,对24组碎石土试样在不同围压(100,200和300 kPa)下进行三轴力学试验。研究结果表明:10%~30%含石率碎石土的应力应变曲线与正常固结土的应力应变曲线不同,在较高围压下出现了应变软化现象。这表明碎石的加入,会改变原有正常固结土的受力特性。该类碎石土的黏聚力随含石率的增加基本呈下降趋势,但摩擦角的大小则随含石率的变化存在一定的波动,相对来说,中等含石率范围内的摩擦角相对最大。低围压下(100 kPa),该类碎石土抗剪强度随含石率的升高而降低,中高围压下(200 kPa和300 kPa),其抗剪强度随含石率的变化总体呈降低趋势,但含石率为30%与50%时出现了峰值抗剪强度,表明该类碎石土的强度与稳定性同含石量的多少有关,在分析该类地层对工程的影响时应结合具体工程目的而做出相应的决定。     

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。