水网密集区粘土路基当量回弹模量的预估分析

基于非饱和土基本理论,利用基质吸力及土水特征曲线的最新研究成果,对受地下水位控制的粘土路基的平衡湿度状态进行了预估分析;同时采用室内重复动三轴试验方法,建立了非饱和粘性路基土动回弹模量的双线性本构经验预估模型。将上述研究成果相结合,创建了综合考虑路基湿度和应力状态的路基当量回弹模量的预估方法,并结合实体工程建立了以地下水位、路基填筑高度为核心的路基当量回弹模量预估方程。通过与试验路上传统测试方法测试结果的对比分析,表明该评价方法具有准确、可靠特点。研究成果从平衡湿度和应力状态耦合控制的角度,对水网密集区粘土路基当量回弹模量的确定提供了新的视角和途径。     

重复荷载作用下的建筑废弃物永久变形及预估模型（英文）

本研究旨在揭示建筑废弃物在荷载作用下的宏观永久变形特性及内部结构演化。首先,通过滤纸法测定建筑废弃物的初始基质吸力。然后,通过重复加载动三轴试验揭示不同湿度及应力状态下的建筑废弃物永久变形,并建立一个全面的永久变形预估模型。最后,通过离散元对建筑废弃物在变形过程中的内部结构演化进行分析。结果表明：VAN-GENUCHTEN模型能够较好地描述建筑废弃物的土水特征曲线。永久变形随偏应力和循环加载次数的增加而增大,随初始基质吸力和围压的增加而减小。本研究所建立模型可对永久变形进行较为准确的预估。离散元可以准确地模拟建筑废弃物的宏观永久变形特性,颗粒间的剪切力、嵌挤力和滑移量随着偏应力的增加而增大。研究结果可为循环荷载作用下建筑废弃物的变形稳定性分析提供有效参考。     

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.     

全温域条件下沥青路面永久变形预估方法

为了准确、快速预估沥青路面沥青层永久变形,以江西省泉南高速吉莲段为试验路段,从全温域角度出发,引入分区分级分层的思想,即温度分区、轴载分级、路面分层,建立了全温域条件下基于叠加原理的沥青路面永久变形预估方法.通过实测及模型计算得到沥青路面全年温度分布、沥青层沿深度的温度分布曲线和全年轴载分布.根据三轴重复荷载试验建立了SMA-13、AC-20、AC-25三种沥青混合料永久应变黏弹性力学修正模型,确定了不同温度区间的平均修正系数,可求解不同温度和偏应力下不同荷载作用次数的沥青混合料永久应变.通过原点增长累积和反算累积叠加两种方法计算得到设计年限内沥青路面沥青层的永久变形.计算结果表明,泉南高速吉莲段按原点法和反算法的容许永久变形使用年限分别为6年和12年。反算法准确度更可靠,更贴合实际。同时,提出了全温域条件下基于叠加原理的沥青路面永久变形预估修正模型,并建立了基于全温域温度分布的沥青路面温度区间内的平均永久变形量与荷载作用次数关系方程和永久变形与温度区间内的平均永久变形量、温度分布频率的关系方程,为全温域条件下沥青路面永久变形快速预估提供一种新方式.     

基于遗传算法的沥青路面永久变形预估方法

针对沥青路面永久变形的预估方法进行研究.首先分析永久变形的产生机理,以剪应力作为主要力学指标,提出了路面永久变形的预测模型形式;然后,选用沥青混合料AC13作为试验级配,进行60℃单轴贯入抗剪试验、20℃模量试验及不同温度、不同荷载和不同厚度条件下的车辙试验,利用实测模量采用有限元方法计算车辙试件在不同荷载及不同厚度条件下试件内的剪应力分布;最后依据路面结构的剪应力分析结果、车辙试验以及抗剪试验结果,采用遗传算法确定路面永久变形预估模型的参数,得到基于试验数据及力学分析的沥青路面永久变形预估模型.     

柔性基层沥青路面抗永久变形设计方程研究

拟定几种柔性基层沥青路面典型结构,通过BISAR程序计算路面内部竖向弹性应变分布规律,采用AI法计算温度变化规律,并用动模量公式计算沥青混合料随温度变化的动模量,同时采用AASHTO2002变形预估模型得到塑性应变与温度和弹性应变的关系式,建立塑性应变随深度的变化规律,选择平均塑性应变处的弹性应变、温度、轴次、层厚以及路面永久变形等参数,通过回归分析得到柔性基层沥青路面抗永久变形设计方程。结果表明:该方程具有很好的相关性。     

非饱和粘土路基平衡湿度空间分布特征及预估

通过室内外试验探讨了非饱和粘土路基平衡湿度沿道路横断面的空间分布特征,并基于非饱和土力学基本理论,采用滤纸法测定了不同含水量土样的基质吸力,标定了反映含水量与基质吸力单值函数关系的土水特征曲线模型,建立了大气降水/蒸发影响区以外非饱和粘土路基平衡湿度的预估方法.研究结果表明,近中央分隔带和路肩处的上部路基土的平衡湿度受大气降水/蒸发的影响显著;大气降水/蒸发影响区以外的路基土平衡湿度主要受控于地下水位的影响;Fredlund＆Xing模型可较好地表征非饱和粘性路基土湿度和基质吸力的相关关系,模型参数拟合结果具有较高的可靠性;地下水位控制区粘土路基平衡湿度预估结果与试验测试值之间具有较高的一致性,预估方法合理可靠.     

干湿循环下粗粒土回弹模量演变规律及模型预估和修正

借助动三轴试验系统,研究了不同含水率、应力加载路径和干湿循环次数下粗粒土回弹模量的变化规律,采用多种预估模型对模型参数进行统计回归,最终确定Ni模型为粗粒土模量预估模型,并提出了干湿循环修正系数及拟合方程.试验结果表明:回弹模量随含水量的增加呈减小趋势,含水量为4％时对应的回弹模量值最大;当偏应力一定时,围压与回弹模量...     

非饱和粉土回弹模量的应力依赖性与水敏感性耦合分析

为了研究路基内部应力状态和含水率变化对回弹模量的影响,建立了路基土回弹模量的预估模型。根据室内三轴重复加载试验结果,研究了应力依赖性控制指标的选择,结果表明:体应力变化时,回弹模量不具有单调变化的规律,所以不宜作为应力依赖性的控制指标;而利用围压和偏应力作为控制指标时则能全面的反映回弹模量的变化规律。根据土水特征曲线,利用基质吸力表征含水率的影响,构建应力依赖性和水敏感性的耦合模型,并通过试验结果的拟合验证,发现该模型能够较好地反映回弹模量随应力水平和含水率变化的规律。     

土工格栅加筋碎石土动回弹模量及预估模型试验研究

加筋土路基动回弹模量是加筋土技术在道路工程中的重要设计指标。利用动三轴仪对土工格栅加筋碎石土进行动回弹模量试验,对比分析了含水率、加筋方式、剪切及侧限影响表征量对动回弹模量的影响规律,并回归分析了动回弹模量预估模型参数。研究结果表明：加筋土的动回弹模量随着含水率的提高而降低;土工格栅应布设在土体中的水平剪切变形层位,增加加筋层数或减少层间距,对提高动回弹模量的效果明显;在其他条件不变时,动回弹模量随剪切和侧限影响表征量的增大而增大;NCHRP 1-28A模型参数的回归结果比较理想,该模型可用于对土工格栅加筋土动回弹模量的预测。     

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.

     

红层软岩变形特性及基床系数取值试验研究

岩体变形特性及基床系数与基础内力、最终变形量和变形的均匀性直接相关,合理确定基床系数值对高层特别是超高层建筑至关重要。以成都市某超高层建筑论证为依托,针对建筑物持力层中风化泥质软岩,在井下平洞内进行不同压板尺寸和形状的平板载荷试验,并取得原位试样进行室内岩块单轴抗压强度、常规三轴压缩试验和直接剪切试验,根据室内及原位试验资料分析了岩体单轴抗压强度、弹性模量、承压板尺寸与基床系数的关系。结果表明：地基基床系数具有随地基岩石单轴抗压强度增加而增加的趋势;较小承压板试验数据离散性较大,较大压板试验数据离散性较小;如果红层软岩基床系数按照规范建议的黏土或砂土经验公式进行修正,会引起较大误差;红层软岩（中等风化泥岩）地基的基床系数与载荷板尺寸间呈双曲线型经验关系,据此建议对建筑物红层软岩地基基床系数进行修正;对红层软岩采用500 mm方形承压板试验获取的基床系数离散性较小。     

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.     

A mechanical model for three-phase permanent deformation of asphalt mixture under repeated load

On basis of the Burgers model, a new model consisting of modified dashpot and Van Der Poel model was derived from rheological and viscoelastic theory. Subsequently, triaxial repeated load permanent deformation tests of AC16 asphalt mixtures were conducted to validate this new developed model. Parameters of new developed model were obtained by a nonlinear regression analysis of test data, and then permanent strains and flow number of each mixture were calculated. The experimental results prove that the new developed model can well describe three phases permanent deformation of asphalt mixture under repeated load and it can be used for pavement mechanical analysis and rutting prediction.     

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。     

考虑软土软化特性的软基加筋道路动力响应

为了研究交通荷载作用下考虑软土软化效应的低路堤软基加筋道路的动力响应问题,以室内动三轴试验为基础,研究了循环荷载作用下初始偏应力以及荷载作用次数对软土刚度软化的影响,通过回归分析得到了软土在循环荷载作用下刚度软化的经验公式;然后编制了用户子程序将经验公式导入有限元分析软件ABAQUS中,采用ABAQUS对软基加筋与不加筋道路在交通荷载作用下的动力特性进行对比分析.结果表明,软土的软化特性对软基加筋道路的动力响应有重要影响.同时,加筋可以提高道路的整体强度,使土体应力均化,约束土体的水平变形,减少道路的整体沉降,并降低道路的不均匀沉降.     

高铁弹塑性地基振动与变形的2.5维有限元算法

针对高铁运行引起的地基振动和塑性变形问题,提出高铁荷载作用下弹塑性地基振动与变形的2.5维有限元算法。将高铁运行诱发的地基变形视为材料非线性问题,采用改进的摩尔-库伦模型模拟地基土,基于弹性地基2.5维有限元法,将通过弹性理论计算得到的位移作为试探位移,经摩尔-库伦屈服准则判定屈服后,引入切线刚度迭代法、后向欧拉积分算法和一致切线模量算法实现刚度矩阵的更新迭代,从而求解出高铁运行引起的塑性变形。在此基础上,将轨道视为Eular梁,采用修正的多频列车荷载模拟高铁列车运行,并使用黏弹性人工边界处理截断边界,建立高铁弹塑性地基振动与变形的2.5维有限元验证模型。通过与移动点荷载弹性半空间解析解和地面振动实测结果进行对比,验证本文弹塑性地基2.5维有限元法理论的正确性及模型应用的可靠性,表明该方法可用于高效求解高铁运行引起的地面振动及累积变形问题。     

双层黏土地基方形桩靴贯入过程与穿透机制

采用基于耦合欧拉拉格朗日算法的三维大变形有限元方法对上硬下软黏土地基方形桩靴的贯入过程进行数值模拟,系统地探讨了上下土层强度之比、上层土厚度、土体重度及静止侧压力系数等指标对于桩靴贯入阻力曲线的影响,揭示了穿透现象发生时的土体变形机理。计算结果表明：上下土层强度之比与上层土厚度对于桩靴的贯入阻力曲线具有很大影响。静止侧压力系数的减小在一定程度上导致桩靴承载力系数的降低,而上下土层重度的差异导致桩靴的承载力系数不满足前人建议的方程。在上下土层重度差异不大以及上层土厚度确定的情况下,关于桩靴宽度、上层土重度与强度的无量纲化参数小于临界值时将会发生穿透现象。