地铁循环荷载作用下冻融土滞回曲线及阻尼比特性研究

人工冻结法在地铁施工中被广泛应用,冻融作用后土体的滞回曲线及阻尼比特性会发生改变,基于此对冻融土试样进行动三轴试验,深入分析地铁循环荷载作用下土体滞回曲线及阻尼比的演变规律。结果表明:加载过程中冻融土滞回曲线由宽厚变得狭长,降低冻结温度及减小土体固结度会使滞回曲线面积和不闭合程度增大,循环荷载不能完全抵消冻结温度和固结度的作用;随着循环次数的增加,冻融土阻尼比先迅速减小,随后保持稳定并略有升高,之后缓慢减小并最终趋于稳定;随着冻结温度降低,循环加载初期和末期冻融土的阻尼比均明显增大;降低固结度使初始阻尼比显著减小,对加载末期阻尼比的影响规律则相对不明显。阻尼比与循环加载次数的关系本质上是与累积应变的关系,根据试验数据首次提出了冻融土阻尼比与累积轴向应变之间的函数关系。研究可为地铁冻结法施工区域的工后沉降控制提供有益的指导。     

地铁列车荷载下冻融土刚度软化试验研究

冻结法在地铁联络通道和进出洞施工中被广泛应用,但冻融作用会对土体刚度产生影响,列车运营期循环荷载作用下,会对地铁运营安全造成隐患。基于动三轴试验,模拟地铁循环荷载作用下冻融土的动应力,得到地铁列车荷载作用下土体刚度软化曲线,并建立刚度软化数学模型。研究结果表明:冻融土体在循环荷载作用下的刚度软化可以用分段函数描述,在循环加载初期,刚度G与循环次数N之间存在半对数关系,当lnN达到8.25~9.5时软化曲线出现拐点,此后继续加载循环应力土体刚度不再有明显的下降;随着冻结温度的降低,循环加载前的初始刚度G_1以及循环后的残余刚度G_w均有所减小,刚度损失比w逐渐增加;同时,冻融还对刚度软化具有明显的加速作用;土体固结对整体刚度有加强效应,提高冻融土体固结度能够使土体刚度显著增大,刚度损失比w有所减小,并降低了土体软化速度。研究结果可为控制地铁冻结法施工区域的工后沉降、保证地铁安全运行提供有益指导。