基于大型动三轴试验的粗粒土累积塑性应变概率模型研究

路基填土在长期交通动荷载作用下的累积塑性变形存在离散性。通过一系列粗粒土大型动三轴试验分析其累积塑性应变随围压、动应力及含水率的发展趋势和变化规律。结果表明:累积塑性应变及其稳定值随动应力的增加而增大,随围压的增加而减小,说明增大围压能有效抑制土体累积塑性变形的发展;土体的动力稳定性随含水率的减小而增加。基于半对数预测模型,运用灰色系统关联理论探究模型参数与含水率和动静应力比的相关性特征,并通过正态性检验论证得到控制粗粒土累积塑性应变发展速率的模型参数服从正态分布。基于概率失效理论,提出预测粗粒土填料累积塑性应变的概率模型,可较好地预测粗粒土填料在循环动荷载作用下的累积塑性应变发展区间。     

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

水对路基土的力学性能影响显著,但迄今对路基土含水率变化的长期跟踪测试的有效案例与研究不多.选用可靠的传感器和准确的标定是准确测试含水率变化的基础.首先介绍了EC-5土壤水分传感器测定土体含水量原理,提出了路基土水分传感器室内标定方法,然后利用某既有重载铁路路基土对EC-5土壤水分传感器进行了室内标定试验,研究了干密度和温度对EC-5土壤水分传感器测试结果的影响,建立了考虑干密度影响的含水率标定公式.结果表明,EC-5土壤水分传感器输出电压值与烘干法测定的质量含水量相关性很好,可以准确地测定路基土含水量;干密度变化对EC-5土壤水分传感器测量结果的影响较大,表现为输出电压值随着干密度的增大而增大;在0℃以上时可以不考虑外界环境温度对EC-5土壤水分传感器测量结果的影响.     

土工参数不确定性的计算分析

本文根据影响土工参数不确定性的主要因素建立起来的随机模型，探讨了土工参数不确定性的一种计算途径。对土的空间平均特性问题，根据土性随机场理论，就波动幅度（相关距离）的计算提出了曲线极限法。并获得了土工参数空间变异系数的综合计算式。     

软土地区桥台桩基负摩阻力试验研究

软弱土地基上的基桩,由于桩周土的向下运动,土与桩的摩擦增加了桩的下拉荷载,这就是所谓的桩侧负摩阻力,负摩阻力的存在增大了桩基的变形甚至导致破坏。通过软土地区桥台桩基的现场试验研究,获得了软土地区台背路基填土过程之中和之后的第一手资料,揭示了软土地区桥台路基填土时,桥台基桩内力和负摩阻力的变化规律。试验结果表明:台后填土对桥台基桩轴力的影响不仅发生在填筑施工期间,而且在施工完毕后相当长一段时间内仍有一定的影响;由于负摩阻力的作用,桩身轴力随着深度的增加先增大后减小,桩侧摩阻力沿深度呈非线性变化。     

Long-term settlement prediction of high-speed railway bridge pile foundation

The process and characteristics of loading on high-speed railway bridge pile foundation were firstly obtained by means of field research and analysis, and the corresponding loading function was presented. One-dimensional consolidation equation of elastic multilayered soils was then established with single drainage or double drainages under multilevel loading. Moreover, the formulas for calculating effective stress and settlement were derived from the Laplace numerical inversion transform. The three-dimensional composite analysis method of bridge pile group was improved, where the actual load conditions of pile foundation could be simulated, and the consolidation characteristics of soil layers beneath pile were also taken into account. Eventually, a corresponding program named LTPGS was developed to improve the calculation efficiency. The comparison between long-term settlement obtained from the proposed method and the in-situ measurements of pile foundation was illustrated, and a close agreement is obtained. The error between computed and measured results is less than 1 mm, and it gradually reduces with time. It is shown that the proposed method can effectively simulate the long-term settlement of pile foundation and program LTPGS can provide a reliable estimation.     

基于统一强度准则的预应力锚索极限承载力计算

基于统一强度理论和极限平衡原理，结合预应力锚索破裂面的形状，推导出一个能够考虑锚索破裂面形状、锚索的倾角、锚固体注浆压力、岩土体种类等因素的预应力锚索极限抗拔承载力计算公式。为验证计算公式的实用性，分别在软岩与硬岩中考虑不同的影响因素对理论计算结果与实测结果进行了比较。研究结果表明：随着加权系数的增大，锚索的极限抗拔力相应增加，但破裂面形状基本没有改变；锚索的极限抗拔力主要取决于锚索与浆体、锚固体与岩土体之间的界面强度，而破裂锥体部分岩土体所分担的抗拔力较小；在软岩中锚索的极限抗拔力和破裂锥体高度主要取决于锚固体与岩体的界面强度，受注浆压力的影响较小；在硬岩中注浆压力对锚索的极限抗拔力和破裂锥体高度都有着重要的影响，随着注浆压力的增大，极限抗拔力和破裂锥体高度相应增加。     

铁路桥梁梁墩基础体系动力测试分析

通过对位于广深线上的京山一号中桥1#桥墩、雅瑶特大桥2#桥墩和石龙大桥62#桥墩桩基础顶动力测试,分析列车以不同车速通过桥面时,桥墩在动荷载作用下强迫振动特性,如梁端及墩身各部位振动幅值、墩身的动应变值等;并用Origin6.0曲线拟合程序对墩底动力特性进行拟合,得到桥墩墩底动力频率和动力幅值与车速的关系。     

黏土-水泥土接触面剪切特性试验研究

掌握黏土–水泥土接触面的剪切特性及土体运移规律是研究水泥土桩、墙等结构物承载和变形机理的关键。本文基于系列直剪试验研究黏土与不同粗糙度水泥土接触面的力学特性,以探究黏土–水泥土接触面抗剪强度、破坏规律及变形特性。结果表明：黏土–水泥土接触面的剪切破坏强度服从摩尔–库伦强度准则,接触面摩擦角随粗糙度的增加而增大,但增长速率逐渐减缓,而接触面粘聚力与黏土粘聚力大小相当;黏土–水泥土接触面的法向应变与剪切位移曲线整体表现为剪缩型,且剪缩量随法向应力和粗糙度的增加而增大。归一化的接触面强度有效系数Es随粗糙度的增加而增大,且当粗糙度R超过1.0 mm后,Es大于1.0,说明由于“被动阻力”的存在使得黏土–水泥土接触面的抗剪强度得到提升,从而出现大于黏土自身抗剪强度的情况。不同法向应力作用下,各接触面剪应力–剪切位移关系曲线均服从指数分布,据此建立了描述接触面粗糙度、剪应力、剪切位移、法向应力、摩擦角和粘聚力关系的复合指数模型,该模型对接触面剪应力–剪切位移关系曲线具有良好的拟合效果。此外,随着剪切过程的持续进行,剪切破坏区逐步由剪切前方扩展至剪切后方。研究结果对揭示黏土–水泥土接触面的力学特性及水泥土桩、墙等的设计具有参考和指导意义。     

岩体相似材料试验研究

依托广州市轨道交通沿线岩溶地质环境及处理专题研究,从骨料与胶结物的配比、胶结物中各胶结材料的掺量、水灰比对试块强度的影响等三个方面进行研究,采用正交试验法得到了模拟原岩的相似材料及其配比。并对以水泥、明矾为胶结材料的相似材料进行了初步的试验研究,为今后的研究提供了一定的参考依据。     

基于行车试验的高铁路基面动应力幅值概率分布规律及设计值研究

高速列车荷载作用下路基动应力的大小直接影响到路基沉降变形及长期动力稳定性,现很多高铁线路路基动力响应数据仍处于“信息孤岛”状态,信息共享不充分和综合再分析不够,较难获得更具普遍意义和价值的路基动应力响应规律。鉴于此,采用现场实测、调研收集和数理统计分析的方法研究高速列车荷载作用下路基面动应力大小及概率分布规律,探讨《高速铁路设计规范》中路基面设计动应力幅值计算公式的适应性,并提出高铁路基面设计动应力幅值的计算公式。主要结论如下：①高铁无砟、有砟轨道路基面动应力幅值均服从正态分布,并统计获得了其特征值(均值μ、标准差δ,“3δ规则”的上下限值);②路基面动应力幅值与列车速度的关系：对于高铁无砟轨道,当v≥150km/h,路基面动应力幅值基本保持不变;当v≥150km/h时,动应力幅值随速度线性增加。对于高铁有砟轨道,动应力幅值随速度增大而线性增加。高速无砟、有砟轨道路基面动应力幅值的速度影响系数α分别为0.0015和0.0012;高铁无砟铁路轴重系数β=0.074,约为普通和高速有砟铁路β值的1/3～1/2;③提出高铁无砟、有砟轨道路基面设计动应力幅值计算公式分别为σdl=0.119P,v<150km/h,σdl=0.119P［(1+0.0015(v-150)］,v≥150km/h(无砟)和σdl=0.27P(1+0.0012v) (有砟)。研究成果可为高铁路基设计参数取值提供参考及其设计动应力幅值计算公式的修订提供依据。