清洗后的劣化道砟直剪力学特性分析

为探究劣化道砟力学特性及其循环利用机理,分别针对清洗后掺加不同比例新道砟的劣化道砟,结合洛杉矶磨耗试验仪和应变控制式直剪仪,开展了不同比例新旧道砟混合体的直剪试验,探讨了不同垂压(50、100、200 k Pa)下不同比例新旧道砟混合体应力应变特征.研究结果表明:劣化道砟抗剪强度随新道砟含量增多而增大,如100 k Pa垂压下,新道砟含量为50%和100%的样本抗剪强度分别为143.4 k Pa和176.7 k Pa,比劣化道砟抗剪强度分别提高了24.0%和52.9%;劣化道砟剪胀现象随新道砟含量增多而越不明显,如100 k Pa垂压下,新道砟含量为50%和100%的样本最大剪胀量分别为9.842 mm和7.969 mm,比劣化道砟最大剪胀量分别降低了25.8%和39.9%;清洗后劣化道砟力学性能与新道砟差别较小,在一定条件下可与新道砟混合重复使用.     

山区公路路基填料大型三轴试验研究

通过大型三轴试验,对粗粒料的力学特性进行了研究。结果表明:初始密度相同时应力-应变关系曲线与围压有关,低围压下表现为弱应变软化型,高围压下表现为应变硬化型;低围压下,粗粒料在剪切过程中先剪胀后剪缩,随着围压增大,体变表现为剪缩,但体缩率逐渐减小并趋于稳定;粗粒料在剪切过程中具有表观凝聚力,内摩擦角随围压增大而减小。     

干模式下颗粒粘滑震动试验研究

为了研究浅源地震的诱发机制,基于室内三轴试验,对颗粒材料的粘滑震动特性进行了分析. 采用颗粒直径为0.6～0.8 mm的玻璃珠,在围压为30、60、100、200、400 kPa和600 kPa的条件下,以0.02 mm/min的轴向应变速率,开展干燥、密实玻璃珠的固结不排水三轴压缩试验,结果表明:试样偏应力主震和偏应力应变间距随着围压的增大而增大;除了初始压密阶段外,体变-应变曲线中所有体积的突然收缩均与粘滑震动有关;在30、60、100 kPa围压条件下,围压-应变曲线中出现较多尖而窄的波峰和波谷;在200、400 kPa和600 kPa围压条件下,围压-应变曲线中只有尖而窄的波谷;玻璃珠类颗粒材料发生粘滑震动过程中既有静摩擦也有转动摩擦;颗粒之间应力链的连续变形和破坏是引起颗粒粘滑震动的根本原因.      

针片状指数对道砟直剪力学特性的影响

为研究针片状道砟在破碎情况下对道砟散体直剪力学特性的影响,通过进行不同工况下道砟直剪试验,从道砟散体剪切强度、变形及破碎特性对试验结果进行分析.研究结果表明:(1)随着针片状指数增加,道砟散体直剪力学性能下降,包括抗剪强度和内摩擦角(100 kPa下当针状指数由0分别提高到20%、40%时,抗剪强度分别降低10.9%、16.8%;片状指数由0分别提高到20%、40%时,抗剪强度分别降低14.7%、22.3%;针、片状道砟总值由0分别提高到20%、40%时,抗剪强度分别降低12.4%、18.9%).(2)随着针片状道砟含量增加,试样剪缩和剪胀量均降低.(3)针片状道砟在直剪试验过程中易于发生破碎,且破碎类型多为整体断裂并伴随尖角破碎折断,显著影响有砟道床维修周期.     

三向应力下典型岩石破坏预警及峰后特性

为探讨岩石在三向应力下的变形、破坏规律及其峰后本构模型,对不同围压下石灰岩和砂岩进行了三 轴压缩全过程试验,分析了2种典型岩石的变形、破坏规律和峰前、峰后承载能力与变形之间的关系,在此基础 上建立了岩石的本构模型.研究结果表明:石灰岩在低围压下易于发生失稳破坏,在高围压下较难发生失稳破 坏,围压的增大对岩爆有一定抑制作用;同种岩石峰值应力时对应的环向应变不随围压的改变而改变,近似为一 定值,可以将其作为岩石破坏的一个预警指标;石灰岩的剪胀效应发生在破坏后,而砂岩在轴向应力达到其峰值 的70%左右时就开始出现剪胀;岩石峰后应力与其承载能力相等,由侧向变形控制,随侧向变形增大逐渐衰减 至残余强度;基于本构模型的计算结果与三轴压缩试验结果吻合较好.      

道砟嵌入路基土试样离散元虚拟三轴试验

采用离散元法(DEM)从宏细观角度研究了有砟轨道道砟嵌入对路基土变形特性的影响;基于三维结构光扫描系统对道砟颗粒外形进行重构,实现道砟颗粒的精细化建模;基于DEM软件PFC3D V6.0建立高度为600 mm、直径为300 mm的道砟嵌入试样与纯土试样三轴计算模型;通过有限差分法(FDM)与DEM耦合,实现三轴围压柔性加载,分别对2种试样进行三轴试验模拟;对比分析了道砟嵌入试样与纯土试样的模拟结果,明确道砟嵌入对路基土变形特性的影响。研究结果表明：围压为30 kPa时,道砟嵌入试样峰值强度为257 kPa,纯土试样峰值强度为199 kPa,相比于纯土试样,道砟嵌入会使土体承受荷载的能力降低;剪切结束时纯土试样体应变为-3.24%,道砟嵌入试样为-14.59%,道砟嵌入试样剪胀效应更为明显;纯土试样与道砟嵌入试样侧向变形机理不同,纯土试样中部产生鼓胀变形是因为其中部区域不受约束,颗粒可自由运动,道砟嵌入试样土样表层发生侧向鼓胀是因为道砟-土界面处发生的道砟嵌入对表层土颗粒向两侧挤压的排挤作用;2种试样土颗粒配位数变化趋势一致,均表现出随轴向应变先增加、后减小、最后趋于平缓的趋势,但纯土试...     

基于局部变形测量的粉质黏土变形参数

为考察测量方法对原状粉质黏土变形参数的影响,用配置局部位移传感器的三轴测试系统,进行了多组固结排水剪切试验,分析了测量方法对应力-应变关系、抗剪强度的影响,研究了小应变范围内泊松比和刚度的变化特征.结果表明:局部变形测量的有效内摩擦角比整体变形测量减小4.5%~6.0%,有效粘聚力提高5.7%~14.0%;剪缩峰值之前,局部变形测量、整体变形测量及进排水量法的体应变基本相同,峰值之后局部变形测量的体应变最大,进排水量法最小;小应变范围内局部变形测量的刚度值高于整体变形测量,二者约相差1倍;轴向应变小于0.2%时,加载初期泊松比随轴向应变增大而增大较快,后期减缓并渐趋稳定.      

干模式下颗粒粘滑震动试验研究

通过室内三轴试验研究颗粒材料的粘滑震动特性来解释浅源地震的诱发机制已受到国内外学者的广泛关注。本文采用颗粒自径为0.6}0.8mm的玻璃珠，在围压为30kPa. 60kPa. 100kPa. 200kPa. 400kPa和600kPa的条件下，以0.02mm/min的轴向应变速率，开展十燥、密实玻璃珠的固结小排水三轴压缩试验。得出试样偏应力主震4R和偏应力应变间距」。随着围压的增大而增大。除了初始压密阶段外，体变一应变曲线中所有体积的突然收缩均与粘滑震动有关。在30kPa.60kPa.100kPa围压条件下，围压一应变曲线中出现较多尖而窄的波峰和波谷。在200kPa. 400kPa和600kPa围压条件下，围压一应变曲线中只有尖而窄的波谷。通过对三轴压缩试验前后玻璃珠表而的观察，发现玻璃珠类颗粒材料发生粘滑震动过程中既有静摩擦也有转动摩擦。最后给出，颗粒之间应力链的连续变形和破坏是引起颗粒粘滑震动的根本原因。     

典型区域软弱土室内水泥固化三轴CD试验

针对软弱土地基上建造构筑物易出现地基承载力不足、边坡失稳破坏等问题,通过对室内开展不同水泥掺量、不同围压下三轴CD试验,分析研究了水泥土的应力-应变特征、变形规律、强度特性和破坏形式。试验结果表明:同一围压下随水泥掺量的增加,水泥土的抗剪强度呈现近线性增长关系;随着围压的增加,水泥土破坏时的应变、抗剪强度及破坏后的残余强度呈现逐渐增大趋势;随水泥掺量的增大,水泥土体积应变呈现先增后减小趋势,具有剪胀特性,最终会趋于某一稳定值;水泥土的破坏模式与水泥掺量和围压有关,主要表现为塑性剪切破坏(低a_c/高p_o)、脆性劈裂破坏(高a_c/低p_o)和斜向剪切破坏{(低/高a_c、高/低p_o)之间}3种破坏模式。     

循环荷载下重塑黄土变形特性

为研究主应力方向和大小耦合变化对土体应力-应变状态及非共轴性的影响, 采用空心圆柱扭剪仪对饱和重塑黄土开展一系列循环扭剪试验, 分析了应力-应变状态和非共轴角的变化规律及影响因素。试验结果表明: 轴向应变始终处于压缩状态, 环向应变先负向累积再正向累积, 径向应变基本处于受拉状态, 剪切应变的受拉与受压状态交替出现, 轴向、环向和剪切应变曲线的波动特性明显, 而径向应变曲线的波动特性弱, 说明循环荷载作用下各应变分量表现出不同的发展规律; 轴向和径向应变及环向和剪切应变变化幅值随中主应力系数的增大先增大后减小, 说明中主应力系数影响各应变分量的累积; 随着主应力方向角旋转范围的增大, 轴向和径向应变逐渐减小, 环向应变由负向往正向变化的趋势提前, 剪切应变变化幅值逐渐减小, 说明主应力方向角旋转范围影响各应变分量的发展趋势; 剪切和正偏应力-应变曲线滞回现象明显, 且刚度发生循环强化, 但剪切刚度的循环强化比正偏刚度更明显, 说明土体出现次生各向异性, 这是引起非共轴现象的内在因素; 非共轴角变化曲线随中主应力系数的增大先下移后上移, 随循环次数的增大而逐渐上移, 随偏应力幅值的增大其变化范围增大。可见, 循环荷载下中主应力系数、循环次数和偏应力幅值可显著影响饱和重塑黄土的应力-应变状态及非共轴性, 在黄土工程设计和本构关系研究中应加以考虑。      

熔融石英砂动力特性动三轴试验

为探究振动荷载作用下熔融石英砂液化破坏过程中动变形和动强度变化规律, 促进透明土技术在岩土工程动力特性可视化模型试验中的推广和应用, 对构成透明砂土骨架结构的典型粒径(0.5~1.0 mm)熔融石英砂开展饱和试样动三轴试验; 研究了不同围压、加载频率和动应力比等试验条件下熔融石英砂试样的累积轴向应变、动孔压发展模式、动应力衰减、动弹性模量和阻尼比的变化规律, 并将试验结果与相同级配的标准砂进行了对比。分析结果表明: 熔融石英砂累积轴向应变随动应力比的增大呈现出由稳定型向破坏型转变的趋势, 加载频率为0.5~1.5 Hz时, 临界动应力比为0.150~0.175, 小于标准砂的0.200~0.225;升高围压、增大动应力比、降低加载频率会加快试样塑性应变累积, 缩短液化破坏时间; 熔融石英砂孔压发展模式随围压增大逐渐由Seed孔压模型向指数型过渡, 增大加载动应力会加剧液化破坏后孔压的振动幅度; 相同动应力比下, 熔融石英砂与标准砂的动应力与动应变呈现线性相关, 在围压大于200 kPa时, 二者动应力衰减幅度随围压的增大而逐渐减小; 熔融石英砂的动弹性模量和阻尼比表现为线性关系, 动弹性模量随动应变的增大呈现出双曲线型减小的趋势, 并随围压的增大而增大; 阻尼比随动应变的增加先增大后基本稳定在0.22, 发展曲线受围压影响较小。      

黏土脏污对道砟集料的应力-剪胀关系影响

列车循环荷载下，铁路地基层中的黏土颗粒会逐渐侵入道砟层，降低道床承载性能. 通过开展一系列大型直剪试验，对黏土脏污质污染下的受格栅加筋道砟集料和未受格栅加筋道砟集料的强度及变形发展、应力-剪胀关系进行了研究. 试验结果表明:随着脏污程度的增加，道砟集料在剪切过程中强度及法向变形均降低；干净道砟集料的应力比与剪胀比呈一阶线性关系，而黏土污染的道砟集料塑性增强，在剪应力峰值状态下剪胀比更高而抗剪强度发展缓慢，导致应力比与剪胀比呈二阶多项式关系；高法向压力下，道砟集料具有更低的剪胀比；黏土脏污质的存在会减小道砟集料的变形破坏速率，但降低了集料的抗剪强度，而格栅的加筋作用可弥补由于黏土脏污引起的强度降低.      

级配碎石动态模量及永久变形影响因素分析

采用室内动态模量三轴试验,对级配碎石的动态模量和永久性变形的影响因素进行分析,结果表明:含水率、应力状况对级配碎石的动态模量均有显著影响;弹性变形和永久变形均随含水率的增加而增加,与材料的固有频率、加载频率及阻尼有关的系数β呈递减趋势;具有非线性特性的级配碎石动态模量受应力影响较大,围压对级配碎石模量的影响远大于偏应力,在一定应力范围内,动态模量随着围压的增大不断地增大,永久变形系数γ受动态模量的影响较大。因此,以级配碎石为防反射基层材料时,应严格控制含水率不大于最佳含水率w_(opt),且应提高下基层的强度,增加级配碎石的偏应力约束,以提高其抗变形能力。     

红层泥岩加卸载力学特性与能量演化机制

为研究红层泥岩的力学特性和能量演化规律，基于5种不同围压梯度（200、250、300、350、400 kPa）及轴压与围压不等速率的应力路径，以四川遂宁地区红层泥岩为例开展了室内循环加卸载试验，得到围压效应对红层泥岩力学特性、总应变能密度、弹性应变能密度、耗散能密度的影响，以及应力-应变与能量之间的演化规律.研究结果表明：从初始加卸载至试验结束，轴向应力输入的总能量密度、弹性应变能密度以及耗散能密度总体呈先增大后减小的“正态分布”形式；在峰前阶段，弹性应变能密度与耗散能密度间的差值会随着循环加卸载次数的增加而增大；围压的侧限作用提高了试样承载能力，总能量密度、弹性应变能密度以及耗散能密度随着围压的增大而增大；在峰后阶段，当围压≤300 kPa时，耗散能密度低于弹性应变能密度，而围压>300 kPa时，耗散能密度高于弹性应变能密度，围压增大会进一步抑制试样破坏后弹性应变能密度的释放；相同围压下，随着干湿循环次数的增加，干燥、饱和状态下的抗压强度和弹性应变能密度均呈负相关关系；相同干湿循环次数，干燥状态的抗压强度和弹性应变能密度比饱和状态高，呈正相关关系.     

加筋黏性土加筋效果的三轴试验研究

为研究施工期加筋黏性土的加筋效果,考虑加筋构筑物施工速度快、排水条件差等不利条件,选用各向同性的铝箔做加筋材料,采用三轴试验研究施工期加筋黏性土强度及变形破坏特性.试验结果表明:加筋黏性土的应力-应变特性曲线呈应变软化型,试样均表现为拉断破坏;相同轴向应变时,围压越大,轴差应力越大;围压一定时,加筋层数越多,加筋效果越好;高围压下需达到一定轴向应变,筋材即发挥作用,围压越大滞后效应越明显;黏性土中加筋作用表现为土体黏聚强度的增加,说明准黏聚力理论可用于分析评价施工期加筋黏性土的加筋效果.     

SPT动态蠕变试验影响因素研究

影响混合料SPT动态蠕变试验的因素很多,主要有混合料种类、试验温度、偏应力、围压等。本文分别对3种混合料Sup20、AC20S、和AC20S＋聚酯纤维进行了不同条件下的试验,结果证明Sup20在推荐试验条件下抗变形能力最强;随着偏应力的增加,混合料Rs和实测Fn均减小;围压对高温高偏应力骨架嵌挤结构混合料的影响最大,可以相差10倍。所以,室内SPT动态蠕变试验所采用的围压不应该是定值,而应根据实际情况改变。     

冻融作用下生石灰处置过湿粘土动态回弹模量试验研究

针对吉荒高速公路过湿粘土抗变形能力差的问题,结合路基实际工作状态,进行了冻融作用下生石灰处置过湿粘土的动态回弹模量试验研究。研究结果表明:动态回弹模量随围压的增大而增大,随偏应力增大整体上呈现降低趋势,随生石灰掺量的增大而增大,随含水率的增大而减小。经过冻融作用后,生石灰处置土动态回弹模量的折减值明显低于素土的折减值,生石灰的掺入有效改善了过湿土路基的抗变形能力。     

双线性强化隧道和桩孔三剪弹塑性解

将隧道和桩孔简化为厚壁圆筒, 基于三剪强度准则和双线性强化模型, 考虑材料的应变强化和中间主应力效应, 推导了厚壁圆筒在均匀内外压作用下的弹塑性极限解, 并给出恒定外压条件下塑性区半径与内压的关系式, 分析了强化模量系数、半径比、中间主应力与材料强度拉压异性对厚壁圆筒弹塑性极限解的影响规律。研究结果表明: 所得弹塑性极限解克服了Tresca屈服准则与Mises屈服准则未考虑拉压异性, Tresca屈服准则与Mohr-Coulomb屈服准则未考虑中间主应力与双剪强度理论极限解存在滑移面突变现象的不足; 弹塑性极限解均随半径比与中间主应力影响系数的增大而增大, 随拉压强度比的增大而减小, 外压对极限内压的影响程度随着拉压强度比的增大而减小; 当强化模量系数为0.1、半径比为2时, 考虑强化效应的塑性极限内压比不考虑时相对增大10%以上, 随着半径比增大到4, 塑性极限内压比不考虑强化效应时相对增大38%以上, 强化效应影响更加明显, 故对于存在应变强化效应的材料, 采用双线性强化模型的分析结果更接近工程实际; 当不考虑中间主应力与应变强化时, 土体的极限扩孔压力弹塑性极限解与Vesic解相差在0.02%以内, 当考虑了土体的中间主应力和应变强化效应后, 塑性区半径与内半径比为10时, 弹塑性极限解分别是Vesic解的1.06、1.81倍, 因此, 基于Vesic解的极限扩孔压力过于保守。      

卵石粗粒土变形模量和剪胀角预测方法研究

针对某级配的砂卵石料,对不同密度试样开展大量的常规三轴固结排水剪切试验,探讨了围压和制样初始密度对粗粒土变形特性和强度特性的影响。研究结果表明:粗粒土变形模量与围压基本呈线性关系。而变形模量随着密度增加或孔隙比降低,以递增的速率增长。通过引入孔隙比方程,建立了不同围压和密度下卵石粗粒土变形模量的预测方法。采用考虑围压和密度影响的剪胀指数,建立了预测卵石粗粒土最大剪胀角的方法。剪胀指数与最大剪胀角具有很好的线性关系。一旦获取土体所受的有效应力和密度,此方法可预测不同围压和密度下卵石粗粒土的变形模量和最大剪胀角。     

中主应力对原状软粘土强度与变形影响的试验研究

赣南地区软粘土层性状复杂,强度低、孔隙比大、压缩性高、结构性强,而土体的原生各向异性及次生各向异性使影响强度、变形的因素更复杂。借助空心圆柱扭剪仪(HAC)从应力-应变关系的角度研究赣南原生粘土土体不同中主应力参数及主应力轴旋转下的变形规律。试验数据显示原状软粘土土体应变随大主应力轴偏转角增大呈渐增趋势,达到最大值45°后呈渐低趋势;各向应力值未因主应力轴旋转有明显改变,但旋转会产生应变累积;中主应力系数b=0.5时土体原生各向异性在径向应变上有更明显反应。