高速列车荷载下尾矿动力特性及坝体稳定性分析

高速列车荷载作用下尾矿库边坡的稳定与否直接影响着列车的安全运营。以福建某一尾矿库边坡为例,通过采集的尾矿材料进行动三轴和共振柱试验,得到尾粉砂和尾粉土的动力参数,并揭示了尾矿材料在不同围压下动剪切模量比(G/Gmax)和动阻尼比(λ)随动剪应变(γ)变化发展规律,定量给出相应参数的推荐值;借助实测的动力参数和高速列车加速度时程曲线,对尾矿库边坡进行液化特性和动力稳定性的定量分析评价,计算结果满足要求。该研究手段可为类似工程的安全评价提供有意义的参考。     

尾矿砂液化特性试验研究

尾矿料多为无粘性细粒土,在地震荷载作用下极易发生液化。本文通过对辽宁某铜矿的尾粉砂进行室内动三轴试验,研究了尾粉砂在动力荷载作用下的变形强度特性。研究表明,尾粉砂动应变的发展主要可分为小应变和大应变两个阶段,对于本文所采用的尾粉砂,大、小应变的分界点在1%左右。通过不同饱和度尾粉砂的对比试验,研究了围压和饱和度对尾粉砂动强度的影响,即围压越大、饱和度越低,尾粉砂动强度越高。并进一步通过对不同围压下液化试验结果的归一化分析,提出了一种更加符合实际的孔压应力模型,该模型能很好地反映试验过程中的孔压增长模式。     

尾粉砂动力特性试验及数值模拟

地震作用下尾矿粉砂液化是尾矿坝灾害的主要原因之一。为研究尾粉砂动力特性,分别对不同围压和固结比的尾粉砂进行动力特性试验,分析其对尾粉砂动强度和动模量的影响。此外采用有限元软件对地震荷载作用下尾矿库的位移、地震加速度和孔隙水压力分布进行数值模拟。结果表明:尾粉砂动模量随着围压和固结比的增加而增大;尾粉砂的动强度及其抗液化能力随着围压和固结比的增大而提高;在地震作用下,位移、加速度和孔压最大值出现在尾矿库堆积坝坡面和顶部沉积滩面。     

小打鹅尾矿库筑坝尾矿的动力学特性试验研究

以小打鹅尾矿库筑坝尾矿为研究对象,对尾粉砂和尾粉土2种尾矿,在自然固结和机械碾压2种密度条件下,进行动三轴试验的对比研究,获得2种尾矿的动力学特性。在动三轴试验前,对试验试样的粒度大小和颗粒形貌等进行详细测试,使研究成果更有针对性。结果显示:尾矿中黏粒组分非黏土矿物,黏粒组分的增多不能提高尾矿的动强度。不同围压下的2种尾矿的动剪应力比τ_d/σ_(3c)归一性均较好。破坏时的动孔隙水压力比μ_d/σ_(3c)随破坏振次N_f增大而增大,动应力对其的影响较小。动内摩擦角φ_d随破坏振次N_f的增加而降低,有效动内摩擦角φ'_d的变化受动孔隙水压力μ_d的影响。最大动弹性模量E_(d0)随围压和固结比的增大而增大,而最大阻尼比λ_(max)随围压和固结比的增大而有所减小。相比于尾粉砂,尾粉土的动强度与动弹性模量明显较低。机械压密后,2种尾矿的动力学特性均有所提高,且尾粉土的提高效果更为显著。     

小打鹅尾矿库筑坝尾矿的动力学特性试验研究EI北大核心CSCD

以小打鹅尾矿库筑坝尾矿为研究对象,对尾粉砂和尾粉土2种尾矿,在自然固结和机械碾压2种密度条件下,进行动三轴试验的对比研究,获得2种尾矿的动力学特性。在动三轴试验前,对试验试样的粒度大小和颗粒形貌等进行详细测试,使研究成果更有针对性。结果显示:尾矿中黏粒组分非黏土矿物,黏粒组分的增多不能提高尾矿的动强度。不同围压下的2种尾矿的动剪应力比τ_d/σ_(3c)归一性均较好。破坏时的动孔隙水压力比μ_d/σ_(3c)随破坏振次N_f增大而增大,动应力对其的影响较小。动内摩擦角φ_d随破坏振次N_f的增加而降低,有效动内摩擦角φ'_d的变化受动孔隙水压力μ_d的影响。最大动弹性模量E_(d0)随围压和固结比的增大而增大,而最大阻尼比λ_(max)随围压和固结比的增大而有所减小。相比于尾粉砂,尾粉土的动强度与动弹性模量明显较低。机械压密后,2种尾矿的动力学特性均有所提高,且尾粉土的提高效果更为显著。     

小应变下舟山海相软土动剪切模量与阻尼比试验研究

以舟山海域海底原状海相软土为研究对象,利用GDS共振仪对各深度范围土样在不同围压下进行了一系列动力试验,得到了各深度范围土样在不同围压下动剪切模量和阻尼比随动剪切应变的变化趋势。试验结果表明:1×10-6~1×10-2应变范围内深度对舟山海相软土动剪切模量和阻尼比的影响不太明显;随着动剪应变的增加,动剪切模量逐渐衰减,阻尼比逐渐增大;围压对动剪切模量比G/Gmax和阻尼比D/Dmax的影响比较明显,围压越大G/Gmax越大,阻尼比D/Dmax越小。通过理论分析采用修正的Hardin-Drnevich模型给出其归一化动剪切模量比和阻尼比随剪应变变化关系曲线,并且给出了舟山海域海相软土G/Gmax和D的推荐值以及与规范值、袁晓铭推荐值加以比较。试验及分析结果加深了对舟山海域海相软土动力特性的认识,也进一步为海洋底盘工程建设提供了可靠的动力学参数。     

围压对土动剪模量和阻尼比影响的简化计算方法

围压对土的初始动剪模量、阻尼比、动剪模量比和阻尼比随剪应变的变化关系（G/Gmax-λ 和h-λ等性质产生明显的影响.通过总结分析已有研究和经验模型,确认围压对初始动剪模量和阻尼比的影响.以M.B.Darendeli的研究为基础,得出了由常规围压状态下土动剪模量和阻尼比与剪应变的关系曲线来分析任意围压状态下其关系曲线的简化计算方法,在不考虑围压引起G/Gmax-λ 和h-λ 曲线形状变化的条件下,直接由剪应变值计算动剪模量和阻尼比.通过试验结果的统计回归分析,提出了砂土和黏性土的主要参数建议值.与已有经验模型和试验结果的分析对比表明,所获得的围压状态下的土性质曲线具有足够的工程精度.将该方法与等效线性化方法结合可方便地进行考虑围压影响的一维场地地震反应分析.上海地区典型深厚场地的地震反应分析表明,由基岩反应谱计算地表反应谱时,在大震作用下宜考虑围压对土性质的影响.     

南京及邻近地区新近沉积土的动剪切模量和阻尼比的试验研究

通过对南京及其邻近地区河漫滩相成因的粘土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土与粉砂互层土、粉土、粉细砂等6类新近沉积土的自振柱试验，详细地探讨了围压大小、剪应变水平、土的颗粒组成和结构性对这6类新近沉积土的剪切模量G及阻尼比λ的影响。通过与Seed和Idriss建议的砂土G／Gmax-γ和λ-γ曲线变化范围的对比，结果表明，不能将粉质粘土与粉砂互层土简单地当作砂土或粉质粘土对待。通过试验和理论分析，给出了南京及其邻近地区6类新近沉积土动剪切模量和阻尼比随剪应变变化的平均曲线的拟合曲线、包络线及其参数的推荐值，对实际工程具有一定的借鉴作用。     

泉州地区典型土动剪切模量及阻尼比的试验研究

通过对泉州地区淤泥、粉质黏土、粉质黏土与粉砂互层土、残积土等4类典型土的共振柱试验,详细探讨围压大小、土的性质对这4类典型土的动剪切模量G及阻尼比γ的影响。通过试验和理论分析,给出泉州地区这4类典型土在不同围压下G/Gmax和λ/λmax随γ变化的平均曲线及其参数的推荐值,并定量给出围压对这4类典型土G/Gmax和λ/...     

循环荷载作用的加筋砾性土三轴试验动力特性分析

为了探究加筋前后饱和砾性土动力特性的变化规律,开展一系列循环荷载下饱和砾性土动三轴试验,分析不同围压下加筋对饱和砾性土轴向累积应变、回弹模量和动孔压等动力特性的影响,并对不同围压下的轴向累积应变与振次关系进行拟合分析。结果表明:随着围压的增大,加筋前后试样轴向累积应变、回弹模量及动孔压均随之增大;与加筋前相比,加筋后的试样轴向累积应变均有减小,而回弹模量和动孔压均有增大;各工况下动孔压与振次关系曲线均呈稳定型增长模式。提出了可以准确描述不同围压下加筋前后砾性土轴向累积应变与振次关系的函数关系式,通过函数关系式和条件参数可为预测加筋砾性土路基在循环荷载作用下的累积沉降提供参考。     

非水反应高聚物喷涂材料的动力特性

基于扫描电镜和共振柱系统,研究了动剪应变、围压和密度对高聚物喷涂材料动力特性的耦合影响规律和机理.结果表明：随着动剪应变的增大,高聚物喷涂材料的动剪切模量呈线性减小,阻尼比增速先快后慢;相同密度条件下,围压越大,高聚物喷涂材料的动剪切模量越大,阻尼比越小;动剪应变、围压和密度对高聚物喷涂材料动剪切模量的耦合影响效应显著,围压和密度对其阻尼比的耦合影响效应显著;泡孔间的错动摩擦和对波动的传播衰减构成高聚物耗能机制,较高围压下,密度为0.250 g/cm³的高聚物喷涂材料表现出“耗能最优”.     

低围压下埕北海域重塑粉土动强度特性

为了探讨低围压下粉土的动强度特性,利用低围压条件下固结不排水振动三轴试验,对埕北海域3种不同黏粒质量分数的重塑粉土进行研究。结果表明:低围压条件下埕北海域重塑粉土的破坏准则采用以往的破坏准则不合适,将应变达到2%～3%作为低围压条件下粉土的破坏准则;低围压条件下粉土动应力曲线具有幂函数曲线特征;粉土动强度受固结比的影响,动强度的最大值出现在固结比约为1.5;低围压条件下埕北海域重塑粉土内摩擦角介于8.6°～15.26°,内聚力介于1.20～4.86 kPa,临界循环应力比为1.45。     

厦门常规土动力特性的试验分析

通过对厦门淤泥、淤泥质土、粉质粘土、粉质粘土与粉砂互层土、残积土等五类常规土的共振柱试验,详细地探讨了围压大小、土的性质对这五类常规土的动剪切模量G及阻尼比γ的影响。通过试验和理论分析,给出了厦门五类常规土在不同围压下的G/Gmax和λ/λmax随γ变化的平均曲线及其参数的推荐值,并定量地给出围压对这五类常规土G/Gmax和λ/λmax随γ变化的平均曲线及其参数的影响规律,对实际工程具有一定的借鉴作用。     

新近沉积粉土动模量和阻尼比的试验研究

选择邯郸市区5个工程的粉土土样,采用DDS-70微机控制电磁式振动三轴仪对非饱和粉土的动模量和阻尼比进行了试验研究,探讨了围压、剪应变、孔隙比、粘粒含量等对它们的影响;运用Hardin-Drnevich模型对动三轴试验结果进行整理分析,并通过统计计算提出了邯郸市确定粉土动模量的初步公式,为地基基础设计提供了依据。     

共振柱和弯曲元研究石灰固化粉土的小应变刚度特性

为研究石灰固化粉土的小应变刚度特性,利用共振柱和弯曲元对固化土和素土开展了不同围压下的小应变刚度测试。试验结果表明,石灰处理后粉土的小应变刚度显著提高,相同围压下固化土和素土的最大剪切模量比值为1.69～2.59。素粉土和石灰固化粉土的小应变刚度具表现出非线性特征,不同围压下的G-γ衰减曲线符合Hardin-Drnevich模型。固化土和素土的最大剪切模量和围压具有较强的线性相关性,并且固化土的刚度对围压的敏感性高于素土。研究还发现,采用共振柱和弯曲元得到的最大剪切模量非常接近。建议工程实践中采用弯曲元快速准确测定固化粉土的小应变刚度特征。本研究有助于对深化加固土的小应变刚度特性的理解,并为有关粉土的加固工程提供施工设计参数和理论指导。     

周期荷载作用下土动剪模量衰减特性研究

对重塑非饱和土样进行了固结压力为50kPa的循环单剪试验。考虑到土样在循环荷载下产生的塑性变形积累,引入物态参数累积体积应变εv来代表循环荷载的影响,对试验结果进行分析,得到了以εv为参数的动应力-应变函数,根据εv与循环次数N的关系,得出动剪模量在不同剪应变条件下随N的衰减关系。通过分析在不同剪应变下衰减趋势得出衰化系数d与剪应变的相关性不太明显,最后拟合出动剪模量归一化量GN/G1随循环次数N的衰减函数形式。     

胶–砂粒径比对橡胶砂小应变动力特性的影响

利用GDS-RCA共振柱系统,开展不同橡胶含量、粒径比和围压条件下橡胶砂(RSM)的动力特性试验,深入探究3种影响因素对橡胶砂动力特性的耦合影响规律和机理。首先,通过试验得到了4种橡胶含量和4种粒径比的橡胶砂在3种围压下的动剪模量和阻尼比曲线,然后探讨了粒径比对橡胶砂动剪模量曲线、最大动剪模量、参考剪应变和阻尼比曲线的影响规律,并分析了其与橡胶含量、围压等因素对橡胶砂动力特性的耦合影响规律及机理,最后通过与已有文献的对比,进一步验证了现象和结论。分析结果表明:粒径比对橡胶砂动力特性的影响较为显著,其改变时最大动剪模量的变化甚至达到3～4倍,并且粒径比与橡胶含量对橡胶砂的动力特性存在耦合影响效应,在低橡胶含量下粒径比的影响与高橡胶含量下明显不同,但围压与粒径比对橡胶砂的动力特性的影响无明显耦合效应。当将橡胶颗粒体积视为孔隙的一部分时,常规土最大动剪模量的Hardin经验公式可适用于橡胶砂。     

上部结构-土-隧道相互作用体系振动台试验模型土的设计与试验研究

为使上部结构-土-隧道相互作用体系各部分的加速度相似比相匹配,真实还原地震作用下整个体系的动力响应,采用理论分析和试验相结合的方法,设计了一种以锯末、河砂、粉质黏土以及水为成分的模型土。对试配的不同材料配比的模型土进行了大量30 kPa围压下的共振柱试验,并以此为基础设计进行了正交试验,创建Y(Sγr,Sα,Q)函数以判定模型土与原型土G/Gmax-γ动力特性曲线的相似性。正交试验结果表明:模型土的材料锯末、河砂与粉质黏土最优质量比为18%:27%:55%,含水率为50%;最优方案模型土基本满足了其与原型土加速度相似比Sa等于3、动剪切模量比G/Gmax随剪应变?变化的关系曲线相似的预期目标;并获得了各添加材料对模型土相关动力参数的影响规律。另外,进行了50,70 kPa围压下的最优配比模型土的共振柱试验,验证了其基本满足与原型土在不同围压下G/Gmax-γ动力特性曲线的相似性,同时对比二者的阻尼比?随剪应变?的变化关系曲线,得出二者关于阻尼比的相似性尚可;并基于卓越周期相似分析再次验证模型土与原型土的相似性。研究结论可为今后有关振动台试验模型土的配制提供一定的参考。     

围压对黏土动力特性影响的试验研究

以某工程场地黏土为研究对象,结合工程实际,考虑不同固结围压对黏土动力特性的影响。通过循环振动三轴试验,对黏土在选定的5组固结围压状态下表现出来的动力特性进行研究,得出固结围压的变化对其产生的影响。在研究的固结围压范围内,固结围压对黏土最大动剪模量的影响显著,随围压的增大呈幂指数增长;对动剪模量比曲线与阻尼比曲线的影响均较小,简化起见,将其分别作归一化处理。数据处理过程中引入Darendeli M B等的研究成果,对试验成果进行统计回归分析,得到Gd/Gdmax-γd关系曲线的归一化表达式,间接得到了λd-γd归一化表达式。     

冻融循环对不同塑性指数路基土动力特性影响

取季节性冻土区3种不同塑性指数路基土,在最佳含水率下制成压实度大于95%的试件,在经历不同次数完整冻融循环过程后,进行不同围压下的动三轴试验。试验结果表明：在加载初期,土的动模量（包含动弹性模量和动剪切模量）随着循环次数的增加呈下降趋势,随着动荷载次数的继续增加,动模量渐趋稳定。取荷载作用5000～6000次的动模量的平均值作为土在此状态下的稳定值,得出规律如下：季冻区压实路基土动模量随围压的增加而增大,随冻融循环次数的增加而减小,随塑性指数的增加而增加；阻尼比随冻融循环次数、围压及塑性指数均无明显规律可循。通过数据分析得到动模量与围压、塑性指数和冻融循环次数的关系式,对于季冻区缺乏动模量数据的路基土,可依此公式进行冻融循环后的动模量推算,进而为季冻区的路基设计提供参考。