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。     

交通荷载作用下结构性软土动应力–动应变关系试验研究

 通过对天津滨海新区典型结构性软土进行室内循环三轴试验,研究在交通荷载长期作用下,结构性淤泥质粉质黏土的动应变发展情况;考虑不同的振动波型、动应力频率、动应力比以及固结状态对动应力–动应变关系的影响,得到淤泥质粉质黏土的临界动应力比和动应力–动应变关系随加载频率、围压及固结状态而变化的规律。试验结果表明,结构性淤泥质粉质黏土存在一个临界动应力比和一个振动频率门槛值;同时,在半正弦波型条件下动弹性模量和动剪切模量随固结压力值的变化存在一个转折点。     

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。     

高速列车荷载作用的动三轴试验模拟

动三轴试验是目前最常见的获取高速列车荷载作用下土体变形、强度特性的室内试验手段。为探讨模拟高速列车荷载时加荷模式、排水条件、加荷次数等因素对试验结果的影响,利用GDS动三轴仪,对高速铁路沿线典型黏性土进行高振次循环动三轴试验,研究不同试验条件下试样变形、孔压发展规律和临界循环应力比的变化。研究建议可采用半正弦波在排水条件下进行动力试验模拟高速列车荷载,获得地基土体的最大可能变形和临界动应力比,从而简化试验过程,大大缩短试验时间。     

冻结哈尔滨粉质粘土动三轴试验CT检测研究

基于对冻结哈尔滨粉质粘土动三轴试验前后试件CT检测结果，详细研究了冻土的强度、微观变形机制和结构损伤等变化特性及其与试验的负温和围压、土的含水量和容重、轴向荷载的振动频率和振动次数等主要影响因素之间的关系。     

列车荷载下青藏冻结粉质黏土变形特性试验研究

基于低温动三轴试验,对列车荷载下青藏冻结粉质黏土的动应变发展情况进行研究,得到冻结粉质黏土的回弹应变和累积塑性应变随振动次数、动应力幅值、冻结温度和初始含水率而变化的规律。结果表明:①青藏冻结粉质黏土回弹应变在加载初期迅速减小,振动一定周次后随振动次数的增加不均趋于稳定;②累积塑性应变随着振动次数的增加呈增大趋势,且表现出稳定型、破坏型和临界型三种形态;③冻结粉质黏土的回弹应变和累积塑性应变随着动应力幅值增加和冻结温度升高而增大;④初始含水率越高,冻结粉质黏土的回弹应变越小、累积塑性变形越大。研究成果对我国冻土地区铁路路基长期动力稳定型评价及路基设计具有重要参考价值。     

地铁振动荷载作用下隧道土体变形数值模拟

上海地区地铁隧道主要埋设于第③层淤泥质粉质粘土和第④层淤泥质粘土层中,根据长期监测资料的分析,地铁列车的振动对隧道周围土体强度和变形有较大的影响.利用室内动三轴试验结果确定土体的动弹性模量,采用数值模拟的方法计算饱和软粘土地区地铁振动荷载作用下隧道周围土体的变形,由此进一步计算出地铁振动荷载作用下引起的地面沉降量.通过计算的地面沉降量与实测值比较,其结果与工程实际相吻合.因此可以利用此方法对地铁运营后的沉降量进行评价和预测,为地铁工程的设计、安全运营以及对周围建筑物的影响提供有价值的参考.     

列车动力荷载作用下路基土动力变形分析

结合列车运行的相关参数,在室内对路基土样进行动三轴试验,对路基土体在动荷载作用下的变形进行分析.试验结果表明:路基土体存在临界动应力,当列车产生的动应力小于土体临界动应力时,路基变形不会产生破坏,不同动应力作用下,路基土变形规律相似,在振动的前期,变形约占总变形的60%,随着振动次数的增加,变形将趋于稳定.当列车产生的动应力大于土体临界动应力时,路基变形将产生破坏.     

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。     

偏压固结下软黏土循环强度弱化分析及数值模拟

在波浪等循环荷载的作用下,近海工程地基中的软黏土会发生强度弱化,影响上部结构的稳定性。以烟台港的淤泥质粉质黏土为研究对象,进行了动、静三轴试验,探讨不同固结静偏应力和不同循环动应力作用下淤泥质粉质黏土的循环强度弱化规律以及土体循环后不排水剪有效应力路径发展规律。通过对土体循环后不排水剪切过程中有效应力路径的分析,发现当动应力比达到0.4后,土体强度弱化趋势加快,临界有效应力比(M)减小,结构发生一定的破坏,并据此探讨了土体强度弱化机理。此外,基于等效超固结理论,在考虑偏压固结使土体初始有效应力提高的前提下,经过理论推导,得出了考虑初始固结静偏应力和循环效应的土体强度弱化公式,并通过试验数据对其进行验证。最后,通过对ABAQUS的二次开发,利用拟静力算法将该公式应用于烟台港数值模型的有限元计算中。     

黄土微观参数指标与动弹性模量关联度研究

取岷县地震台、庆阳黄土塬2～12m深度土层的粉土、粉质黏土样品,通过室内动三轴和扫描电镜试验,测定了动弹性模量和微观结构特征,研究了粉土、粉质黏土的动本构关系,并采用关联度分析法研究了黄土竖向(沉积向)和横向(垂直于沉积向)的微观结构与最大动弹性模量之间的关系。研究结果表明:粉土和粉质黏土的动本构关系都符合Hardin-Dinevich双曲线模型。分形维数、概率熵和平均形状系数的变化对粉土、粉质黏土的最大动弹性模量的影响最敏感。其次是平均周长、长轴、短轴,而平均面积对其影响则相对较小。针对粉土横竖向关联度,横向微观参数对最大动弹性模量的影响更敏感;而粉质黏土,竖向微观参数对最大动弹性模量的影响更敏感。     

路基土动态回弹模量的试验研究

为明确路基土动态回弹模量的影响因素及其规律、解决其参数取值问题,采用三轴反复加载试验方法,对粉土和粘土进行一系列回弹模量测试。研究表明,回弹模量随围压和压实度的提高而增大,随循环偏应力和含水量的增大而减小;粘土回弹模量受应力状况、含水量等因素的影响较粉土更为显著。在全面分析现有回弹模量本构预估模型的基础上,采用三参数复合模型对试验结果进行拟合,获得不同压实度和含水量条件下粉土、粘土的回弹模量预估模型。通过与试验数据的对比,验证了该模型的正确性与可靠性。     

坝料动力变形特性试验研究

在大型动力三轴仪上进行了坝料的动力变形特性试验研究,分析了围压和固结比对最大动模量、动模量衰减规律和阻尼比的影响。试验研究表明:随围压和固结应力比的提高,最大动模量增大;随应变的增大,动模量逐渐衰减;固结比对最大阻尼比影响不大,随固结比的提高最大阻尼比略有降低。基于沈珠江动力变形特性模型,提出了可以将固结比影响归一化的最大动模量和模量衰减的修正公式,该公式能很好地消除围压和固结比对模量衰减规律的影响。结合其它工程试验成果,通过小于5 mm粒径颗粒含量初步探讨了尺寸效应对动力变形特性的影响,研究表明室内试验得出的最大动模量较工程原位土体的要低,而最大阻尼比要略高。     

季冻区典型土类动剪切模量阻尼比计算方法

采用专门设计的低温共振柱仪进行试验研究,研究典型土类动剪切模量阻尼比随负温的变化规律及计算方法。提出温度影响系数的概念,并以较为符合实际的固结压力和冻结过程,完成了黏土、粉土与砂土在常温及不同负温下的动力试验,给出了这3种典型土类不同负温下初始剪切模量、剪切模量比和阻尼比的计算公式。结果表明:无论何种土类,负温对其初始剪切模量、剪切模量比和阻尼比都有重要影响,相应的温度修正系数按Boltzmann与指数函数变化,均在0℃到-6.0℃快速变化之后趋于平缓,但变化程度和修正公式中的参数均与土类有关;随温度降低,3种土类初始剪切模量增长十分显著,完全冻结黏土、粉土和砂土分别为常温土初始模量的50倍、25倍和13倍;随温度降低,3种土类参考剪应变降低十分显著,但完全冻结后3种土的动剪切模量降低程度接近;随温度下降,3种土类最大阻尼比均显著减小,完全冻结后的黏土最大阻尼比降幅最大,砂土降幅最小,粉土居中。3种典型土类负温下动剪切模量阻尼比修正公式,其反映的现象和规律与国际上近期成果定性相符。     

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。     

Analysis of behavior of melted dark green silty soil

The behavior of dark green silty soil of the 6th storey is studied by means of scanning electron microscopy (SEM). The shape, size and contact condition of the basic elements of the soil microstructure, and the shape and the size of the pore are further studied. In addition, a comparative study is made to analyze the experiment results of Cu and dynamic test. The mechanic characteristics of common soil and those of melted soil are presented and their influences on dark silty soil after being frozen are theoretically illustrated from a microscopic perspective.     

粉质黏土冻土三轴强度及本构模型研究

通过对南京典型粉质黏土10℃冻土在不同围压、固结方式、应力路径条件下的三轴试验,分析不同因素对三轴强度影响,结果表明：最大轴向偏应力随围压增大而线性增大,且重塑粉质黏土冻土的最大轴向偏应力随围压的增大速度大于原状粉质黏土冻土的增大速度;固结方式对内摩擦角影响较大,对黏聚力影响不大,先等压排水固结再冻结试样强度会大幅度提高;强度和弹性模量受应力路径影响,其中常规加载应力路径强度及弹性模量要大于卸载应力路径强度及弹性模量;基于Duncan-Chang模型建立考虑围压影响的冻结粉质黏土本构模型,参数a、b与围压呈负相关,获得原状粉质黏土以及先等压排水固结再冻结、先等压不排水固结再冻结和先冻结后固结重塑粉质黏土的破坏比均值分别为0.87、0.89、0.93和0.87。     

深层海床粉质黏土动剪切模量和阻尼比试验研究

利用英国GDS公司研制的空心圆柱扭剪仪,采用应变控制,对琼州海峡海床埋深超过100m的粉质黏土进行动三轴试验,研究有效围压、塑性指数对其动剪切模量Gd和阻尼比的影响。研究发现:在相同条件下塑性指数越大动剪切模量越小,而阻尼比变化规律不明显;根据塑性指数IP、孔隙比e和有效围压σ0’建立了适合计算深层海床粉质黏土最大动剪切模量的经验公式,拟合出模量衰减曲线Gd/Gdmax-γd和阻尼比增长曲线λ-γd的经验公式并给出其上、下包络线拟合参数值。     

南京新近沉积土动剪切模量比与阻尼比的试验研究

通过对南京淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉质粘土与粉砂互层土、粉土、粉砂和细砂等6类新近沉积土120个原状土样、历时4 a的试验研究,给出了南京6类新近沉积土的动剪切模量比G/Gmax和阻尼比D随剪应变幅值γ变化的平均曲线的拟合曲线及其参数的推荐值。为便于一般工程借鉴,给出了该6类新近沉积土的G/Gmax–γ和D–γ试验曲线的典型值。该成果有利于加深对南京新近沉积土动力特性的认识,并对该地区一般工程建设场地的地震安全性评价工作具有借鉴和参考价值。     

青藏高原多年冻土区斜坡段路基粉质粘土的试验研究

多年冻土区斜坡段路基由于受到环境、冻土条件、地貌特点及工程条件的影响,其稳定性对线路的安全运营存在潜在的危害,本文通过现场实地调研,选取典型斜坡路基断面并进行现场取样,针对试验段典型土样,开展了室内静三轴及振动三轴压缩试验研究。试验结果表明,冻土强度随温度的降低而线性增大,随含水量的增大而降低,而围压变化（0.5～2M...