动力荷载作用下冻土变形特性研究

基于等幅值循环荷载作用下低温三轴振动试验资料,研究冻结青藏铁路北麓河黏土在长期往返加荷情况下的变形特征。根据不同温度、动应力幅值、频率、围压等因素下冻土的应变与振次关系曲线,得到随着振动次数、动应力幅值、围压的增加残余应变增大;随着温度的降低残余应变值减小,高温冻土对动力作用敏感;存在某一临界频率(6Hz左右),当频率大于或小于临界频率,残余应变增加速度都将增大的结论,并合理解释冻土特有的振融沉陷的成因机理。     

青藏铁路冻结粉质粘土动静三轴试验对比

直接针对采自青藏铁路工程中的粉质粘土,根据低温动、静三轴试验结果,进行了冻土的动强度与静强度对比研究。研究表明,冻土的静强度和动强度均随负温降低而增大、随含水率增加而减小,相应的静粘聚力、静内摩擦角和动粘聚力、动内摩擦角随负温及含水率的变化规律也如此;冻土的动强度随围压上升而增大;冻土的静力变形明显存在弹性、塑性两个不同性质的变形发展区,冻土的静强度在塑性变形区随围压上升有增大的趋势,但在弹性变形区这一变化规律不明显,并且在塑性变形区冻土静强度增长缓慢且发生一定的塑性流动;冻土的动内摩擦角随振次增大显著减小,而动粘聚力随振次变化较小。     

分级加载下冻土动弹性模量的试验研究

基于黏弹性理论,将动态弹性模量的最大值定义为冻土的动模量,通过计算滞回曲线中直线斜率的方法来计算冻土的动模量。通过动三轴试验,对不同频率、围压和负温条件下冻土的动模量随动应变幅的变化规律进行了试验研究,结果表明：在不同频率(0.1～20 Hz)、围压(0.3～2 MPa)和负温(-0.2～-2℃)条件下,青藏黏土的动模量取值范围为393～1749 MPa,兰州黄土的动模量取值范围为101～713 MPa;同一级加载下,动模量随着振次的增加基本不变,可以采用平均值来表征该级加载下的动模量;对于青藏黏土和兰州黄土,不同频率条件下,动模量随动应变幅的增加最终趋于一稳定值,该稳定值随加载频率的增加而增大;不同温度和围压条件下,随着动应变幅的增加,动模量先减小再趋于一个稳定值,该稳定值随围压的变化较复杂,随温度的降低而增大。     

砂卵石土动力特性的动三轴试验研究

砂卵石土在自然界分布广泛,并具有抗剪强度高、地震荷载作用下不易液化等优良工程特性,因此在工程建设中得到广泛应用。为反映其在复杂应力状态下的动力变形强度特性,通过砂卵石土室内动三轴试验,对不同饱和度的砂卵石土的动力特性进行研究。主要分析围压、固结比和振动频率对砂卵石土动强度的影响。试验结果表明:(1)砂卵石土的动应力随固结比的增大而略有增加,随振动频率的增大而有较大增幅,而且其动强度随着围压的增大而显著增大;(2)在相同围压下,随动应力增加,破坏振次减小;(3)砂卵石土的动弹性模量随动应变的增大而减小,随围压增大而增大;(4)其阻尼比随动应变的增大而增大,明显表现在微小动应变中。     

交通荷载下铁路路基粗粒填料动力特性研究

以非洲吉布提铁路工程为背景，通过GDS动静三轴仪，对交通荷载影响下的铁路路基粗粒填料的动力特性进行了研究。研究表明：循环应力较大时，荷载施加频率越大，路基粗粒填料的体应变越大，路基填料将会更密实，但当施加的循环应力等于围压时，荷载频率对粗粒填料的累积体应变影响很弱；当施加的循环应力较大时，荷载频率增大导致路基填料回弹模量增大，且可以使得粗粒填料的轴向累积变形显著增加；当循环应力接近于围压时，荷载频率对于粗粒填料的轴向累积变形影响很小。根据研究结果提出了相应的路基填料施工控制措施，可为类似工程提供借鉴。     

间歇性变围压循环荷载作用下饱和软黏土变形特性

交通荷载由循环加载和间歇停振两部分组成,间歇停振对土体动力特性的影响不容忽视。交通荷载引起的应力场包含循环变化的轴向偏应力和围压。因此,通过对软黏土开展一系列间歇性变围压循环加载试验,对饱和软黏土在间歇性加载和循环围压作用下的变形特性进行了研究,分析了循环围压和间歇停振阶段排水条件对软黏土累积轴向应变的影响。研究结果表明,不同试验条件下软黏土累积轴向应变增量随加载阶段的变化趋势保持一致,即累积轴向应变增量随加载阶段的增加逐渐减小。累积轴向应变增量随循环围压的增大而减小。间歇停振阶段不同排水条件下,试样累积轴向变形变化规律也有所区别：部分排水条件下,循环加载阶段产生的超孔隙水压力在间歇停振阶段消散,试样累积轴向应变在间歇停振阶段有一定程度的增长;不排水条件下,循环加载阶段产生的一部分变形在间歇停振阶段得以慢慢恢复,试样累积轴向应变有所减小。上述研究成果可加深对间歇性循环荷载作用下软黏土变形规律的认识。     

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。     

循环荷载下冻结兰州黄土变形性质的实验研究

对温度为-1℃的冻结兰州黄土在围压为0.6 MPa和不同动荷载振动频率条件下进行动三轴试验,试验采用分级加载,每一级荷载振动十次,加载波形为正弦波.实验结果表明:冻结兰州黄土的累积应变在整个加载过程中逐渐增大;当动荷载加载级数增加时,累积应变率逐渐变大.动应变幅随加载频率和振次的增加而减小;当频率小于或等于1 Hz时,...     

海湾相有机质浸染砂的动力特性试验研究

海南省沿海地区分布着一种特殊的海湾相有机质浸染砂,为研究其动力特性,利用动三轴仪进行了不同围压和含水率下的动力变形特性及动强度特性试验研究。分析含水率、围压对其动应力-动应变关系、动弹性模量、阻尼比的影响。试验结果表明：在动应变不变的条件下,动应力随含水率的增多而减小,随围压的增大而增大;动弹性模量在含水率变化时,变化趋势较平缓;阻尼比随着动应变的增加而增大,随含水率的增大而减小。在围压改变时,阻尼比的变化不明显。为海南省海湾相有机质浸染砂地区构筑物的动力计算参数的选取提供参考依据。     

不同冲击荷载作用下软黏土真三轴试验研究

采用SPAX-2000改进型静动真三轴测试系统,对典型的饱和软黏土试样(含水量50%~68%)进行了不同固结围压(100kPa、150kPa、200kPa)和不同冲击荷载频率(1Hz、5Hz、10Hz)下的三轴冲击试验和不排水剪切试验,研究了不同条件下软黏土的力学响应和强度特性。试验结果表明:冲击固结阶段,在相同围压、不同冲击荷载频率下,试样的偏应力峰值和轴向应变均随着荷载频率的增大而减小;在相同冲击荷载频率、不同围压下,偏应力峰值随着围压的增大而增大,轴向应变随着固结围压的增大而减小;根据测试数据,建立了适用于软黏土的变形模量增加率与冲击次数的经验关系,并给出了适用条件。     

单幅值循环动载下饱和砾砂动力特性试验研究

为探究动应力比和围压对饱和砾砂动力特性的影响,通过一系列饱和砾砂动三轴试验,分析了动应力比和围压对饱和砾砂轴向累积应变、回弹模量、动孔隙水压力以及滞回曲线的影响。结果表明:在同一围压下,动应力比增加时,砾砂的轴向累积应变、回弹模量增大,而动孔隙水压力减小;不同围压下,饱和砾砂的轴向累积应变、回弹模量以及动孔隙水压力均随围压的增加而增大;围压的增大有利于提高土体能量耗散的能力,而振次的增加会使土体的耗能作用减小;滞回曲线的倾斜程度随动应力比、围压以及振次的增加而增大,表明土体的回弹模量增加、刚度增大;滞回曲线的演化规律能够更加形象地反映出土体形变、刚度和耗能作用的变化,对土体动力特性进行分析时应结合滞回曲线的演化规律进行综合分析。     

冻土路基粉质粘土动力学特性试验研究

基于低温动三轴试验,研究青藏铁路沿线冻结粉质粘土在分级循环荷载作用下的动力学特性及动力学参数的确定,在不同温度、围压和含水率等条件下,并主要针对含水率变化,对冻土的动力学参数动剪切模量随动剪应变幅值的变化规律进行了探讨,得到了一些有价值的结论。     

三维静载与循环冲击组合作用下砂岩动态力学特性研究

利用动静组合加载试验装置,对具有不同轴压和围压的砂岩进行循环冲击试验,研究砂岩抵抗循环冲击载荷能力的变化特性,并重点讨论围压和轴压对砂岩动态疲劳力学特性的影响。围压分别设置为4,8,10和12 MPa四个系列,轴向静载荷分别设置为49,84,105和125 MPa四个系列,入射杆上的入射波大小相等,入射能大小为230 J。结果表明,相同围压下,总循环冲击次数随轴压的增大而减小;相同轴压下,随围压的增加,岩石承受的总循环冲击次数增加。随循环冲击次数的增加,岩石动态峰值应力、加载段的变形模量和弹性应变逐渐减小,动态峰值应变和残余应变逐渐增加。动态峰值应力和平均应变率具有良好的负线性关系;相同围压情况下,随轴压的递增,动态峰值应力和平均应变率拟合直线斜率的绝对值越来越大;相同轴压情况下,随着围压的增加,拟合直线斜率的绝对值越来越小。三维静应力情况下,减小轴压或增加围压有利于提高岩石抵抗外部循环冲击的能力。     

高铁路基动载沉降现场监测分析

高铁路基的工后沉降控制是一大难题,其中,动荷载影响的研究尚处于数值计算与试验阶段。依托沪宁城际铁路建设、运营监测数据,基于分离动、静荷载引起沉降的思路,通过静载作用沉降与实测运营沉降取差值,获取动载作用下的沉降测试值,分析了路基由动载引起的沉降特性。结果表明:动载引起的沉降对运营后实测沉降的贡献有限,并不是引起部分断面总体沉降偏大的主要原因;不同地质条件及路堤填筑高度对动载引起沉降的影响较小;动载引起沉降的速率在运营前期发展较快并达到最大,之后沉降速率减小,沉降趋于稳定,运营后的第4年累积沉降约为2~3mm。     

循环荷载下冻土振陷增长规律试验研究

通过新型低温动三轴仪的等幅循环荷载试验,以更为符合客观实际的围压、动应力幅值以及固结和冻结方式,研究了冻土冻结期的残余应变规律,包括了温度、荷载作用大小和次数对冻土的残余应变的影响。结果表明:冻土的残余应变随着荷载振动次数的增加不断增长,随着温度的降低不断减少;冻土的残余应变增长模式表现为开始阶段残余应变增长较快,后逐步缓慢增长,当动应力超过临界破坏应力之后,土试样残余应变迅速增长并达到破坏;低温冻土破坏应力较常温较大提高,低温-5℃提高了20%~25%,低温-10℃提高了45%~50%;冻土大多数荷载情况下处于非破坏状态,在一定次数荷载作用后,不同温度土的残余应变发展近似平行状态,大动应力幅值下的土试样的残余应变对温度更敏感。试验设计克服了以往试验过大固结应力和过大动应力的缺欠,得到的结果应符合客观实际。     

地铁列车荷载作用下隧道周围土体的临界动应力比和动应变分析

通过南京地铁三山街站隧道周围淤泥质粉质粘土进行应力控制的循环三轴试验，研究了列车循环荷载作用下淤泥质粉质粘土的动应变发展情况，充分考虑了土体固结状态、固结比、轴向循环压力的大小及频率对动应变的影响．得到了淤泥质粉质粘土的临界动应力比和动应变随振动次数、加载频率和围压及固结状态而变化的规律，对地铁隧道的设计具有重要参考价值。     

公路软基工后沉降研究进展

公路建成通车后,软基土受到的附加应力水平随即发生改变,除原来填土路堤静荷载作用外,还受行车动荷载的作用。因此,软基工后沉降应包含静荷载作用和动荷载作用两方面的贡献,这也是导致实际软基工后沉降量通常要大于仅根据静力学理论分析预测的软基工后沉降量的原因所在。在综合国内外学者对公路软基工后沉降方面研究成果的基础上,对比分析路基土在路堤静荷载作用和行车动荷载作用下的不同力学行为特征,探讨路堤静荷载作用与行车动荷载作用在公路软基工后沉降的不同贡献,总结当前公路软基工后沉降研究存在的主要问题,提出公路软基工后沉降的6个组成分量及研究发展趋势。     

辽西冻风积土动力测试与动损伤机理研究

风积土颗粒间包含的孔隙自由水在冬季负温作用下会发生冻结现象。为研究冻风积土在行车等动荷载作用下产生的动力损伤机理及其特征,利用GDS冻土三轴测试系统对不同条件下的冻风积土试样进行三轴加载,获得了不同条件下的动应力–应变曲线,并利用有效应力分析法对损伤有效应力及累积塑性变形进行确定。将Helmholtz自由能作为塑性势函数建立了损伤演变率与损伤释放率之间的数学关系,并依照塑性势函数和累积塑性变形率间的线性假设建立损伤演化模型。利用本文所提出的有效应力分析法对建立的P模型参数进行拟合,结果表明P模型计算结果与相关文献动损伤模型计算结果比较吻合。对比由循环加载造成的疲劳损伤与塑性区发展造成的塑性损伤发展过程,得到了冻风积土初期动损伤以塑性损伤为主,后期以疲劳损伤为主的结论,并且确定各条件下塑性损伤的阈值,为冻风积土路基的动力灾害防治提供理论依据。     

高温–高含冰量冻土压缩变形特性研究

 高温–高含冰量冻土在外荷载作用下会产生较大的压缩变形，对路基稳定性产生极大影响。室内高温–高含冰量冻土恒载变温压缩试验表明：在较低温度－1.5 ℃，－1.0 ℃下，冻土的压缩量相对较小，而在较高温度－0.5 ℃，－0.3 ℃下，冻土的压缩量相对较大，且在－0.5 ℃、－0.3 ℃两级温度荷载下的压缩量占总压缩量的70%以上；温度是影响高温–高含冰量冻土压缩系数的主要因素，在高温区内，压缩系数随温度的升高显著增大，当温度为－1.5 ℃时，冻土压缩系数为0.04 MPa－1，而当温度升高到－0.3 ℃时，冻土压缩系数变为0.29 MPa－1。路基沉降变形计算表明：对于砂砾路面路基，当路堤高度大于临界高度时，在未来50 a内不会发生融沉变形，路基的最大沉降量约为20 cm，变形符合铁路稳定性要求；当路堤高度小于临界高度时，路基下冻土随着时间的延长会发生融化，产生融沉变形，导致路基变形急剧增大，造成路基失稳。