客運(yùn)專線鐵路基床填料動(dòng)靜三軸試驗(yàn)研究.pdf

1、作為客運(yùn)專線無砟軌道結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的重要組成部分，路基基床應(yīng)按一種高標(biāo)準(zhǔn)的土工結(jié)構(gòu)物進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工，其填筑材料、壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)、變形控制等均較以往鐵路有更高要求，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、均勻性及長期穩(wěn)定性，因而對(duì)填料的物理力學(xué)性質(zhì)展開研究有重要意義。本文通過一系列室內(nèi)試驗(yàn)，全面測試描述基床填料狀態(tài)有關(guān)的物理、力學(xué)參數(shù)，研究了路基基床土的物理性質(zhì)和荷載狀態(tài)對(duì)動(dòng)靜強(qiáng)度及累積塑性變形的影響，基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和分析，主要研究工作及結(jié)論如下： 1)

2、對(duì)基床填料進(jìn)行了顆粒分析、相對(duì)密度、擊實(shí)、壓縮和滲透試驗(yàn)。無砟軌道基床主要填料為級(jí)配良好的級(jí)配碎石和A、B組填料，其滲透系數(shù)K>i×10-4cm/s，屬于自由排水無黏性粗粒土；具有可擊實(shí)性，大型擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)；壓縮系數(shù)隨壓實(shí)度的提高而減小，浸水后可壓縮性增大；水力坡降隨著壓實(shí)度提高而增大，滲透系數(shù)隨壓實(shí)度增大而減小。 2)采用大型直剪儀和大型三軸儀，進(jìn)行了不同壓實(shí)度、含水狀態(tài)和排氣狀態(tài)的直剪和三軸壓縮試驗(yàn)，分析了兩種填

3、料在不同狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度的變化。試樣的抗剪強(qiáng)度隨著壓實(shí)度的增大而增大，隨圍壓的提高而增大，且黏聚力增加明顯，內(nèi)摩擦角變化不大；直接剪切試驗(yàn)所得抗剪強(qiáng)度指標(biāo)大于三軸壓縮試驗(yàn)；在密實(shí)度較小、反復(fù)剪切時(shí)，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)沒有明顯改變；當(dāng)密實(shí)度較大、反復(fù)剪切時(shí)，隨著剪切次數(shù)的增加，黏聚力逐漸減小甚至消失，內(nèi)摩擦角略有減?。环秋柡屯良叭斯簩?shí)土本身均具有不同程度的吸力和負(fù)孔隙壓力，在壓力不大時(shí)(<350l(Pa)，不排水剪抗剪強(qiáng)度大于排水剪；排水條件下

4、，浸水后試樣的抗剪強(qiáng)度、初始割線模量小于最優(yōu)含水率狀態(tài)，黏聚力減小，內(nèi)摩擦角變化不明顯；壓力較小時(shí)(<120kPa)，不同壓實(shí)度的級(jí)配碎石抗剪強(qiáng)度大于A、B組填料。 3)通過動(dòng)三軸試驗(yàn)，在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中將塑性累積變形曲線分為三個(gè)區(qū)域：彈性區(qū)、屈服區(qū)和破壞區(qū)。假定在屈服區(qū)和破壞區(qū)之間存在一界限累積變形曲線，其斜率基本沿線性增長，稱其動(dòng)應(yīng)力幅為“極限動(dòng)強(qiáng)度”；在衰減型和擺動(dòng)型曲線間也存在一界限累積變形曲線，其斜率開始為常數(shù)，達(dá)到一定

5、荷載作用次數(shù)后，變形量逐漸減小，變形又趨于穩(wěn)定，稱該破壞標(biāo)準(zhǔn)為“半對(duì)數(shù)等應(yīng)變速率法”，并稱其動(dòng)應(yīng)力幅為“臨塑動(dòng)強(qiáng)度”。在小于臨塑動(dòng)強(qiáng)度的動(dòng)荷載作用下，試樣變形主要是彈性變形，塑性累積應(yīng)變很小，且很快能達(dá)到穩(wěn)定，符合高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)對(duì)軌下系統(tǒng)工后沉降嚴(yán)格的要求，以“臨塑動(dòng)強(qiáng)度”為控制指標(biāo)，可構(gòu)建無砟軌道路基基床結(jié)構(gòu)的“應(yīng)變?cè)隽靠刂圃O(shè)計(jì)方法”。動(dòng)力幅值接近臨塑動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，試樣并未發(fā)生結(jié)構(gòu)性的破壞，與一般意義上的破壞有所區(qū)別。 4)

6、采用大型動(dòng)三軸儀，進(jìn)行了不同壓實(shí)度、含水狀態(tài)、荷載頻率和初期軸向壓力狀態(tài)下基床填料的動(dòng)三軸試驗(yàn)，分析了土動(dòng)力參數(shù)的變化對(duì)臨塑動(dòng)強(qiáng)度的影響。臨塑動(dòng)強(qiáng)度隨密實(shí)度增大而增大，與圍壓大致呈線性關(guān)系；浸水試樣的臨塑動(dòng)強(qiáng)度小于最優(yōu)含水率試樣，但減小幅度不大(約為13％～18％)；荷載頻率從1Hz增加到5Hz，A、B組填料和級(jí)配碎石動(dòng)強(qiáng)度分別降低約51％和25％；施加初期軸向壓力(對(duì)靜強(qiáng)度影響較小的值)后，相當(dāng)于試樣處于偏壓固結(jié)狀態(tài)，動(dòng)強(qiáng)度提高；兩種