高速鐵路粉質(zhì)粘土地基靜、動力特性及沉降規(guī)律研究.pdf

1、路堤靜荷載和高速列車長期循環(huán)振動荷載作用引起的高速鐵路地基土強度降低、塑性變形累積等問題將導致高速鐵路地基的不均勻變形甚至導致地基失穩(wěn)，給高速鐵路的正常運營帶來諸多安全隱患。因此開展復雜應力路徑條件下飽和粉質(zhì)粘土的靜、動力特性試驗研究，為高速鐵路地基災變控制技術(shù)提供重要參考依據(jù)是十分必要的。
　　針對上述問題，利用GDS三軸儀和GDS空心圓柱儀，開展了以下5個方面的研究工作:
　　(1)根據(jù)路堤靜荷載作用下地基土受力的實際狀

2、態(tài)，利用GDS三軸試驗系統(tǒng)，進行了K0固結(jié)飽和粉質(zhì)粘土的三軸固結(jié)排水試驗、K0固結(jié)粉質(zhì)粘土的應力路徑試驗和不同大主應力方向角β的三軸定向剪切試驗，研究了靜載作用下K0固結(jié)飽和粉質(zhì)粘土的力學特性和變形特性，建立了基于應力比結(jié)構(gòu)性參數(shù)和結(jié)構(gòu)性損傷量的粉質(zhì)粘土結(jié)構(gòu)性數(shù)學模型;分析了應力路徑斜率對K0固結(jié)飽和粉質(zhì)粘土強度的影響;揭示了不同大主應力方向角β時K0固結(jié)飽和粉質(zhì)粘土的應力-應變發(fā)展規(guī)律及應力-應變非共軸現(xiàn)象，提出了其在τzθ/σc0～

3、(σz-σθ)/2σc0平面上“無檐帽子”形強度包絡線.
　　(2)利用DDS-70動三軸儀進行振動次數(shù)N=10000時不同試驗條件粉質(zhì)粘土的動力特性試驗，提出了粉質(zhì)粘土的轉(zhuǎn)折點應變破壞標準;研究了粉質(zhì)粘土σd～εd曲線變化規(guī)律，建立了粉質(zhì)粘土的動骨干曲線經(jīng)驗方程;探討試件含水率、固結(jié)比、振動頻率、靜偏應力、固結(jié)圍壓和動應力幅值6個因素對粉質(zhì)粘土動強度和動模量的影響規(guī)律及程度;提出最大動彈性模量Edmax歸一化公式和最大動阻尼比λ

4、dmax計算公式。
　　(3)針對高速列車荷載作用下地基土的豎向應力和水平應力皆循環(huán)變化的特點，開展了變圍壓應力路徑下飽和粉質(zhì)粘土的動力特性研究。通過變圍壓循環(huán)三軸試驗，研究不排水應力路徑和部分排水應力路徑下粉質(zhì)粘土的孔壓發(fā)展規(guī)律、軸向應變發(fā)展規(guī)律和體應變發(fā)展規(guī)律，建立了不排水應力路徑和部分排水應力路徑下考慮變圍壓條件的粉質(zhì)粘土累積塑性應變經(jīng)驗公式。
　　(4)針對高速列車荷載作用下地基土發(fā)生主應力軸連續(xù)循環(huán)旋轉(zhuǎn)的特點，利用

5、GDS-HCA試驗系統(tǒng)開展了不同循環(huán)應力比和應力路徑的K0固結(jié)飽和粉質(zhì)粘土循環(huán)三軸試驗和循環(huán)扭剪試驗，研究了主應力軸循環(huán)旋轉(zhuǎn)對K0固結(jié)飽和粉質(zhì)粘土累積塑性應變、孔壓等動力特性的影響規(guī)律，建立了主應力軸循環(huán)旋轉(zhuǎn)條件時K0固結(jié)飽和粉質(zhì)粘土累積塑性應變方程。
　　(5)以京沈客運專線DK599+720m里程處路基斷面形式為研究對象，利用大型有限元分析軟件MIDAS/GTS建立三維路基彈塑性數(shù)值計算模型，分析高速列車荷載作用下地基長期沉降