季节冻土区长期交通荷载下公路路基永久变形特性

为研究季冻区公路路基在长期交通荷载作用下永久变形的累积规律,首先基于室内试验获取的路基融土永久应变经验公式,提出季节冻土区路基永久变形计算步骤;并通过建立的基层-路基-地基有限元模型,研究汽车轴型、后轴轴重、行车速度和路基融化厚度对正常期和春融期路基应力比和永久变形的影响.计算结果表明:正常期路基的应力比随着埋深的增加逐渐减小,融化路基应力比较正常期大,冻结路基内较正常期小;六轴汽车产生的永久变形大于其他4种轴型汽车;路基内的应力比和永久变形随后轴轴重和路基冻融影响厚度的增加而显著增大;行车速度越低,路基内应力比和永久变形越大.据此提出了季节冻土区长期公路交通荷载作用下路基永久变形预测公式.     

移动车辆荷载下土石混填路基动力响应分析

为研究车辆荷载下土石混填路基的动力响应，利用ABAQUS有限元软件建立沥青路面系统三维数值模型。采用移动均布荷载模拟车辆荷载，分析不同的行车速度和车辆荷载作用下土石混填路基动应力、变形的响应规律，并确定路基工作区深度。结果表明：在路基横断面，车轮作用位置处竖向应力最大，远离作用点时应力减小；动应力和变形在路基深度1 m范围内衰减最快；车辆荷载对路基的影响程度要大于车速对路基的影响程度；随着车辆超载率的增加，路基的动应力响应也就越大，路基的工作区深度在2.33 m～4.15 m之间。     

考虑水稳碎石性能劣化的沥青路面变形

采用线性Drucker-Prager理想弹塑性模型和时间型指数蠕变速率方程,利用有限元分析软件ABAQUS,分析连续性周期荷载作用下,水泥稳定碎石基层性能劣化过程中荷载作用对层状沥青路面结构受力及变形的影响,并对车轮轴载对路面车辙的影响作了深入分析.结果表明：在沥青面层中非弹性应变最大值变化规律与基层模量下降没有表现出明显的关系;沥青面层变形占总变形的比例最大,中面层对车辙的影响最显著;基层性能劣化使路面抗变形能力显著下降,路面永久变形随着基层模量的下降呈强非线性增长;在基层性能劣化过程中,随着沥青面层永久变形值的增加,沥青层面在路面结构中所占比例逐渐下降;在路面投入使用初期,非弹性变形发展较快,限制重载车辆可以有效减少车辙,为路面车辙控制提供了一定的依据.     

季节性冻土路基变形监测及其稳定性分析

季节性冻土地基具有冬季冻胀、春季融沉的特性,在其上修筑的路基通常产生沉降和滑移变形,最终导致路基失稳.基于上述原因,通过介绍季节性冻土路基冻胀和融沉产生的机理,以及季节性冻土路基变形监测的原则和内容,并结合墨脱公路的监测结果对季节性冻土路基的稳定性进行分析评价.该研究对季节性冻土路基的设计、施工及稳定加固具有重要的指导意义.     

季节性冻土区路基高边坡变形多因素时变预测模型

为了研究季节性冻土区路基在各种影响因素作用下的运营质量,本文对路基高边坡进行沉降变形预测研究。鉴于当前路基变形各种预测模型均有其适用范围,总体预测波动性较大,精度较低,提出了一种基于支持向量机的季节性冻土区路基高边坡变形多因素时变预测模型。依托季节性冻土区路基观测系统,在分析相关监测数据的基础上,对季节性冻土区路基高边坡变形特征及其热稳定性影响因素进行分析,并总结主要因素对高边坡路基变形的影响规律。借助该周期性变化规律采用支持向量机理论构建了变形多因素时变预测模型。实验结果表明:本文模型在预测精度上较当前预测模型在预测精度上有所提高,可为岩土工程建设提供重要的参考依据。     

浸水粉土路基竖向稳定性模型试验研究

针对黄河冲积平原区低矮粉土浸水路基进行足尺模型试验研究,主要研究了不同浸水条件下,粉土路基在分级循环荷载作用下的受力、竖向变形特性。研究证明：黄泛区粉土路基具有强烈的毛细现象和水敏特性;新建及浸水粉土路基中路床区附加应力值较大,后沿深度急剧减小;浸水路基强度衰减现象明显,超载作用下,弹、塑性变形显著,且变形值随着浸水水位的上升而不断增大;路基塑性变形易在饱水区积聚发生,该区域在低应力水平下亦会产生较大的塑性变形。     

超载对平百公路水泥混凝土路面破坏的影响分析

路面结构的早期破坏与公路货运的超载超限有直接关系.由于汽车货运向大型重载方向发展,货车的 总质量有增加的趋势,使得公路运输超载超限等问题日趋严重.为了缓解这一矛盾,以广西平(果)-百(色)二 级公路的路面破坏为例,结合大量实测交通量综合分析了交通量和车辆超载对水泥混凝土路面破坏的影响,并 计算了超载车辆对路面荷载应力和厚度的影响.     

环道路面永久变形预估模型研究

针对环道沥青路面永久变形的预估方法进行研究,将沥青路面永久变形的因素归纳为:路面温度、路面厚度、荷载作用次数、抗剪强度以及路面结构内的剪应力.采用路面位移仪测定环道路面结构在不同荷载作用次数下的永久变形;利用预埋式温度计测定路面结构不同层位的温度;通过单轴贯入试验测定沥青混合料的抗剪强度;同时在模量测定的基础上分析了3种环道路面结构的剪应力.最后利用试验数据及力学分析结果,通过回归方法得到环道沥青路面永久变形预估模型.     

对低填方路基地基表层处理深度的探讨

确定荷载设计标准是道路工程设计的前提,目前我国道路上行驶的重载车辆很多,相关道路设计规范虽已认识到重载车辆对道路的破坏性,但并没有就道路结构的设计具体规定重载车辆的最低限值。另因道路路面结构层的存在,路面结构层当量路基厚度的计入,减小了车轮荷载在路基中的工作深度,特别是对低填方路基,可使地基表层处理深度大大减小。     

青藏铁路列车行驶冻土场地路基振动荷载研究

基于青藏铁路现场振动监测成果检验自编列车-轨道耦合动力学仿真程序的正确性,并研究在实测里程高低不平顺与宽轨缝脉冲性激扰条件下的青藏铁路客车行驶引起冻土场地路基振动的振动荷载特性。研究表明,自编程序仿真结果与青藏铁路现场监测成果吻合良好,程序理论正确结论可信;列车行驶振动荷载随路基阻尼的增大而略微减小,随路基模量、列车行驶速度的增大而增大,随轨缝的增宽而线性增大;振动荷载优势频段主要在移动轴重作用率内,转向架作用率处振动能量最大,轨枕振动对列车行驶振动荷载影响较小;路基的冻融状态、轨缝宽度与列车行驶速度对冻土路基振动荷载影响不能忽略;并定量给出青藏铁路路基振动荷载最大值与列车行驶速度之间的函数关系。此项研究对于列车行驶引起冻土场地环境振动分析与振陷预测具有重要意义,且为轨道交通工程设计和铁路运营安全分析提供可靠的理论依据。     

Experimental study on permanent deformation characteristics of coarse-grained soil under repeated dynamic loading

Practical assessment of subgrade settlement induced by train operation requires developing suitable models capable of describing permanent deformation characteristics of subgrade filling under repeated dynamic loading. In this paper, repeated load triaxial tests were performed on coarse-grained soil (CGS), and the axial permanent strain of CGS under different confining pressures and dynamic stress amplitudes was analysed. Permanent deformation behaviors of CGS were categorized based on the variation trend of permanent strain rate with accumulated permanent strain and the shakedown theory. A prediction model of permanent deformation considering stress state and number of load cycles was established, and the ranges of parameters for different types of dynamic behaviors were also divided. The results indicated that the variational trend of permanent strain rate with accumulated permanent strain can be used as a basis for classifying dynamic behaviors of CGS. The stress state (confining pressure and dynamic stress amplitude) has significant effects on the permanent strain rate. The accumulative characteristics of permanent deformation of CGS with the number of load cycles can be described by a power function, and the model parameters can reflect the influence of confining pressure and dynamic stress amplitude. The study’s results could help deepen understanding of the permanent deformation characteristics of CGS.

     

车辆载荷作用下路基土的变形特性

通过路基土在重复荷载作用下的室内实验，研究了路基土回弹变形和累积变形随荷载轴次增长的发展规律以及各种因素对累积变形的影响。所有试验均在MTS试验系统上完成。相关研究及分析成果是发展路面力学设计方法所必备的依据之一。     

考虑变形滞后效应的高液限土路基模量反算方法

为了提高便携式落锤弯沉仪（PFWD）测定高液限土路基回弹模量的精度，考虑变形滞后效应对反算结果的影响，提出了一种基于Kelvin粘弹性模型和准静态动力分析反算模量的方法。通过现场试验，验证了新方法的有效性。研究结果表明：利用高液限土填筑的下路堤模量较低，在PFWD冲击荷载作用下，其顶面竖向位移峰值明显滞后于荷载峰值，且荷载-位移曲线非线性显著；基于线弹性模型的常规反算方法使得反算模量远大于实测模量，平均相对误差为52.5%；新方法能较好地反映冲击荷载作用下变形滞后特征，反算相对误差仅为9.2%。随着路基模量增大，路基变形滞后效应不显著，常规方法和新方法反算结果相近，但新方法反算结果的精度更高。     

冻融循环下路基土冻胀率与塑性指数相关性研究

取季节性冻土区3种不同塑性指数路基土,通过对室内制备的试样在经历0～8次完整冻融循环过程后,统计试件体积冻胀率及高度冻胀率,得出如下结论:冻胀率随冻融循环次数增加而增大,相同冻融循环次数条件下,冻胀率随塑性指数增加而增大.对试验数据进行多元非线性拟合,建立不同塑性路基土冻胀率与塑性指数及冻融循环次数关系,拟合效果理想,可为缺乏冻胀率资料的季冻区路基设计及施工提供参考.     

最大承载力状态下全风化花岗岩路基变形特性与控制方法

为了研究南方湿热条件下全风化花岗岩填筑路基的科学方法,以提高路基在运营期的耐久性与稳定性,对全风化花岗岩进行了湿法重型击实与加州承载比试验。结果表明:承载力最大状态下全风化花岗岩的含水率比最佳含水率更接近天然含水率。为进一步了解其湿胀特性,通过改变初始含水率进行了膨胀率试验,得到了全风化花岗岩在不同初始含水率下的干密度衰变规律;通过改进的固结试验对比分析了全风化花岗岩在最大承载力和最大干密度状态时的变形特性。结果显示:与常规的以最大干密度控制方法相比,全风化花岗岩在最大承载力状态下抗变形能力和稳定性更好。按最大承载力状态铺筑了全风化花岗岩路基试验段并进行了现场回弹模量和压实度检测,结果表明:最大承载力状态下全风化花岗岩路基完全能满足下路床94区的压实要求,为了满足路面对路基回弹模量的要求,基于变形等效原理提出刚度补偿设计方法,以确保全风化花岗岩路基整体刚度与耐久性。     

间歇性循环荷载作用下细粒土的变形特性

铁路路基承受的列车动荷载作用由列车通过时产生的周期性振动和无列车通过时的加载间歇组成, 针对此工程背景,开展不同围压、水的质量分数、动应力条件下的连续加载与加载-停振的动三轴试验,研究间歇性循环荷载作用下细粒土的超孔隙水压力、弹性应变、回弹模量和累积塑性应变的变化规律. 试验结果表明,加载间歇对路基变形特性有显著影响. 由于加载间歇阶段试样卸载以及排水作用,试样在加载阶段积累的超孔隙水压力在间歇阶段消散,土体内部颗粒及结构得到调整,试样抵抗后续荷载的能力得到提高. 此外,加载间歇显著减缓了后续加载阶段的塑性应变发展,降低了试样的累积塑性应变. 加载间歇对提高试样回弹模量、降低弹性应变的效果有限. 加载-停振的间歇加载方式可以更准确地模拟实际列车荷载作用,进而获得更具实际意义的试验结果.     

列车振动荷载下铁路粉土路基的长期沉降

结合路基粉土在循环荷载下的动力特性试验,提出动回弹模量与累积变形的预估模型.通过动力有限元分析并与现场实测相比较,研究在列车荷载作用下铁路粉土路基的动应力响应.建立列车在运行条件下铁路粉土路基长期沉降的计算方法,探讨列车速度、轴重、轴载次数以及道床、路基参数等对路基长期沉降的影响.研究表明:当线路平顺性较差且路基压实系数不高时,铁路粉土路基的长期沉降随列车速度提高线性增大,随轴载次数增加先快后慢增长,且列车轴重越大或路基压实系数越低,沉降速率越快;当粉土路基压实系数较低时,适当增加道床厚度或提高路基压实系数均能显著减小路基长期沉降;在列车动载下铁路粉土路基的长期沉降存在一个"临界影响深度",路基压实系数越低,影响深度越大.     

重塑膨胀土在循环荷载作用下长期变形的数学模型

本文研究了强膨胀土的动参数．及动荷载频率对土体变形的影响，建立了重塑土在循环荷载作用下长期变形的数学模型．甲该式的计算值和实测值进行比较．其结果令人满意。对工程应用有指导意义。