土工振动击实试验的数值分析

在粗粒土最大干密度试验时,振动击实试验与锤击试验存在一定区别.通过ABAQUS软件建立振动击实试验的有限元模型,采用土体的竖向动应力和单位体积应变能作为对象,分析了不同的上层土体模量、激增频率、激振力和静压力等参数条件下的变化特性.结果表明,鳖向动应力沿深度变化较小,上层土体应变能随模量增大而减小,应变能随激增频率先增大后减小,激增频率为30～50 Hz时应变能较大,随激振力和静压力的增大而增大,激振力超过30 kN、静压力超过150 kPa后应变能增长较为缓慢.这为深入掌握振动击实粗粒土的工作机理提供了参考.     

铁路路基振动碾压遍数的计算方法研究

首先计算标准击实试验将单位土体击实到最大干密度所需的能量,然后通过压路机的振动理论计算,得到施工过程中压路机一次碾压后作用于单位土体的能量,从压路机将土体碾压到与击实试验相同密实度所需要的能量相等的原理出发,可得到压路机将单位土体碾压到相应压实度的碾压次数。现场试验表明,理论计算的碾压次数与实际情况相吻合,此计算方法可用于指导施工。     

浸水作用下重载铁路基床动回弹模量衰减规律

以包神铁路某病害段土体为研究对象,制备不同压实系数、不同含水率的试样,利用GDS动三轴系统进行模拟浸水状态下的动力特性试验;使用自行研制的常水头马氏瓶模拟雨水自然浸入基床,构建动力湿化环境,研究浸水作用下重载铁路基床动回弹模量衰减规律及敏感影响因素。结果表明:浸水过程会打破土体的动力稳定状态,引发塑性应变的持续累积以及动回弹模量的持续衰减,累积程度和衰减规律受到压实系数的显著影响;压实系数为0.96的土体在浸水作用下循环加载至50000次时其累积塑性应变小于3%,而压实系数分别为0.9和0.93土体的累积塑性应变皆大于10%;压实系数越大的土体在浸水作用下动回弹模量衰减程度越大,压实系数分别为0.9,0.93和0.96的土体在浸水作用下其动回弹模量分别衰减22%,32%和42%;不同初始含水率土体的累积塑性应变和动回弹模量衰减规律相近。在试验数据基础上,提出了用动回弹模量构建的动力湿化作用下的土体软化模型,该模型体现了土体刚度受压实系数显著影响的特性,且具有较好的适用性。     

沙漠腹地高速公路风积沙填料压实特性及填筑方法试验研究

针对沙漠腹地风积沙路基填料最大干密度确定和填筑方法选取的问题,以穿越腾格里沙漠腹地的乌玛高速公路风积沙路基试验段工程为依托,通过筛分、承载比、重型击实、表面振动台等室内试验以及水沉法、洒水压实法、振动干压法等现场路基填筑试验,对风积沙填料的工程特性、压实特性、填筑工艺与压实效果检测方法适用性进行分析.研究结果表明:该区域风积沙粒径主要分布在0.075～0.25 mm之间,属于级配不良的细砂;风积沙的重型击实曲线呈横卧的"S"型,在饱水状态和干燥状态条件下均能够获得较大的干密度;干燥状态下采用表面振动台法测得的最大干密度较重型击实试验结果高出约0.1 g/cm3;重型击实试验与自然含水率下表面振动台法确定的干密度较大值作为路基风积沙标准干密度;3种填筑方法均能满足压实要求,振动干压法适用于现场实际,93区最佳碾压遍数组合为静压1遍+振动1遍,94区为静压1遍+振动2遍;浸水环刀法检测风积沙压实效果操作简便,检测结果离散性相对较小,具有较好的平稳性.     

击实频率对粗粒土干密度的影响研究

以哈齐客运专线路基填料和京石客运专线路基填料为研究对象,通过表面振动击实仪和振动台测定了粗颗粒土在不同击实频率时的干密度,分析了粗颗粒土最大干密度随击实频率的变化规律。试验结果表明:表面振动击实仪法的卓越频率区间为45~55 Hz,振动台法卓越频率区间为40~60 Hz;小于卓越频率时,随频率的增加干密度增大,大于卓越频率时,随频率的增加干密度反而减小。研究结果可为合理设计施工现场的振动压实机械提供依据。     

高填方路堤强夯试验与数值模拟研究

在现场进行单点夯击试验,然后,通过数值模拟进行研究。得出:4种夯击能量在5.5 m的深度处的下沉位移均达到5.0~7.0 cm;但是在深度超过6.0 m之后产生的沉降量几乎相等,各点的地表隆起量只在夯锤边缘2.0 m内有影响,超过这个距离,夯击对土体的隆起量的影响甚微。数值分析和现场试验所揭示的土体应力应变规律相同且数值相近;对于直径为2 m的夯锤,土体在1200 kN.m夯击能作用下的有效影响深度为4~6 m,锤间距(中心距)不宜大于3.5 m。上述试验和数值模拟成果可为同类条件下路基强夯加固施工提供参考。     

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。     

路基振动压实过程中振动波传播规律北大核心

通过有限元软件建立考虑阻尼比、弹塑性本构关系的振动压路机-填料耦合数值仿真模型,得到振动压实过程中振动压路机及填料动力响应曲线,探究振动压实过程中振动波垂直及水平方向传播规律,提出了基于振动波的填料压实质量综合判别方法。结果表明:结合现场实测振动压路机及填料动力响应曲线,振动压路机-填料耦合模型能够较好地模拟填料振动压实过程;在垂直方向,加速度幅值的衰减呈现先快后慢的趋势,且在填料深度为0.5 m时衰减率达60%,路基深度为1.5 m时衰减率达90%;在填料表层水平方向,已压实土体与虚铺土体距压实作用点分别为0.8、0.5 m处,峰值衰减率均达90%;提出了基于振动波传播衰减率降低、动响应幅值增加与归一化动响应滞回圈的椭圆率增加的填料压实质量综合直接判别方法。     

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。     

武广客运专线路基改良填料的试验研究

结合武广客运专线工程,通过试验研究了全风化泥质粉砂岩的物理力学性质,石灰改良后的液塑限变化、击实特性、水稳定性、无侧限抗压强度及其主要影响因素。试验结果表明:全风化泥质粉砂岩石灰改良后塑性显著降低,亲水性减弱;随着掺入量的增加,最优含水量增大,最大干密度减小;无侧限抗压强度随着压实系数的增大而增大,随着龄期的增长而增加,随着石灰掺入量的增加先增大后减小,最佳石灰掺入量为6%;全风化泥质粉砂岩石灰改良后的物理力学性能有明显改善,特别是力学强度及水理性得到较大提高,能满足客运专线路基填料的要求。     

砂性土压实机理研究与分析

通过对砂性土击实试验数据的归一化处理并与粘性土的对比，研宛分析砂性土中粒径小于0．075mm的细粒含量对砂性土Proctor曲线线形的影响，总结提出砂性土的压实机理，同时分析颗粒级配、压实类型等对砂性土压实性的影响及解决办法。     

填石料的振动压实变形特性及压实机理试验研究

在进行填石料常规土工试验的基础上,建立填石料振动压实的室内试验模型,采用平板振动器对填石料分层进行振动压实,利用水准仪观测填石料在振动压实中的沉降量,利用动土压力计观测填石层内的压力变化。试验结果表明:随着振动压实遍数的增加,填石层的沉降增加,密实度提高,但当沉降达到一定值以后,随着振动压实遍数的增加,填石层的沉降不增加反而减少,密实度降低。根据填石料在振动压实过程中的沉降变形特性及土压力的变化情况,结合应力波理论揭示填石料在振动压实中的压实机理。     

水泥粉煤灰稳定碎石混合料成型新技术

通过对水泥粉煤灰稳定碎石振动成型技术的分析,结合现场底基层、基层路面施工的实际,较好解决了公路底基层、基层施工中压实度超百、出现裂缝等难题,起到节省成本、提高经济效益的效果。     

客运专线基床底层砾石土填料物理力学性质试验研究

对取自武汉—广州客运专线路基基床底层的砾石土填料开展颗粒分析、相对密度、多种击实、大型剪切/压缩/渗透等粗粒土特种土工试验。得到以下结论:(1)粗细颗粒含量适当的无黏性砾石土填料,较易形成密实骨架结构,从而获得优良力学性能,并表现出较好的可压实性;(2)良好级配的砾石土填料,对应规范要求孔隙率的压实系数偏低,采用压实系数作为控制指标更为严格、可靠;(3)运用构建的"模量折减率法"和"卸载回弹率法"分析发现,压实系数0.90和0.95分别对应骨架疏松和密实土体结构状态,并在强度、变形和渗透性能等方面差异明显。     

粉细砂地层大断面隧道暗挖注浆试验及地表沉降规律研究

粉细砂稳定性差,暗挖施工时容易引起较大的地表沉降。通过粉细砂特性分析及室内试验得到注浆加固前后土体的物理力学参数,试验结果表明:注浆加固对土体的含水量、黏聚力、内摩擦角和压缩模量均有明显的改善。运用加固后的土体物理力学参数,通过数值计算和现场监测分析,对粉细砂地层浅埋暗挖大断面施工地表沉降规律进行研究。结果表明:上导洞施工时对地表沉降的影响最大,施工时应重点加强此部位的注浆;上、下导洞施工时应错开距离不宜小于10 m;上导洞上台阶施工时应预留核心土;临时支撑分段破除长度不宜大于10 m;粉细砂地层深孔注浆加固设计时,除拱顶范围外,侧墙和拱脚一定范围也应进行注浆加固。实践表明理论分析与现场监测结果吻合,沉降满足设计及规范要求。     

填石路堤强夯加固施工参数及路基动应力响应规律研究

贵州西部山区的高速公路常采用高填石路堤,强夯法是控制高填石路堤填筑质量的有效方法之一。为确定填石路堤的强夯加固施工技术参数、探讨强夯冲击能量作用下填石路堤内部动应力响应规律,通过现场试验和FLAC3D数值模拟进行研究。采用动土压力盒、位移观测元件,测试强夯冲击能量作用下的动应力以及夯坑沉降量、夯锤周边地表变形等数据,并将现场测试结果与数值模拟结果进行对比分析。研究结果表明:在夯击能量3 000 kN·m下,强夯加固单点夯击次数为12击、夯点间距为4.5 m;强夯作用下填石路堤内部动应力峰值随深度呈指数形式衰减,并且根据动应力峰值的随深度衰减曲线,获得了夯击能量3 000 kN·m下填石路堤强夯有效加固深度为5.0 m。研究结果可为类似工程确定强夯加固施工参数及有效加固深度提供指导。     

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。     

戈壁地区高速铁路路基填筑试验研究

通过兰新铁路第二双线路基试验段某工点戈壁土现场填筑试验,采用地基系数、静态变形模量、动态变形模量、孔隙率4种参数对路基质量进行检测,探讨戈壁土的物理特性、含水率、碾压机械、压实厚度等不同施工参数对压实效果的影响,提出合理碾压组合工艺。由力学检测指标间相关性分析表明各指标间具有一定的相关性,但相关性一般。由物理检测指标间相关性分析可知孔隙率检测标准有待减小。提出戈壁地区压实检测标准建议值,现场实测时建议以地基系数和孔隙率或压实系数为主,可有效保证填筑质量,加快施工进度。研究结果可为类似工程质量控制、检测提供参考。     

新建兰新铁路新疆段沿线盐渍土盐胀特性、机理与防治对策

以新建兰新铁路第二双线(新疆段)盐渍土为研究对象,通过室外、室内综合勘测试验,研究哈密地区盐渍土盐胀特性。试验结果表明:从总体规律来看,盐渍土盐胀过程主要集中在-5～10℃,;含水量-盐胀率曲线呈抛物线,盐胀率最大时含水量为15%左右。通过不同压实度状态下盐胀量试验得出:随压实度增大,盐胀量增大,但压实度低于90%时,盐胀量随压实度升高不明显。分析盐渍土盐胀机理:硫酸盐渍土盐胀作用主要由Na2SO4等易溶盐结晶前后体积变化引起。提出盐渍土防治结构模式:采用控制填料含盐量和压实度、路基填高、排水、坡面加固防护、路基包坡、铲除基础底层盐渍土层、换填粗颗粒渗水土、路基本体采用A组填料等综合性防护措施。