高速鐵路粉質(zhì)粘土地基靜、動(dòng)力特性及沉降規(guī)律研究.pdf

1、路堤靜荷載和高速列車長(zhǎng)期循環(huán)振動(dòng)荷載作用引起的高速鐵路地基土強(qiáng)度降低、塑性變形累積等問題將導(dǎo)致高速鐵路地基的不均勻變形甚至導(dǎo)致地基失穩(wěn)，給高速鐵路的正常運(yùn)營(yíng)帶來諸多安全隱患。因此開展復(fù)雜應(yīng)力路徑條件下飽和粉質(zhì)粘土的靜、動(dòng)力特性試驗(yàn)研究，為高速鐵路地基災(zāi)變控制技術(shù)提供重要參考依據(jù)是十分必要的。
　　針對(duì)上述問題，利用GDS三軸儀和GDS空心圓柱儀，開展了以下5個(gè)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(shí)際狀

2、態(tài)，利用GDS三軸試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了K0固結(jié)飽和粉質(zhì)粘土的三軸固結(jié)排水試驗(yàn)、K0固結(jié)粉質(zhì)粘土的應(yīng)力路徑試驗(yàn)和不同大主應(yīng)力方向角β的三軸定向剪切試驗(yàn)，研究了靜載作用下K0固結(jié)飽和粉質(zhì)粘土的力學(xué)特性和變形特性，建立了基于應(yīng)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(xué)模型;分析了應(yīng)力路徑斜率對(duì)K0固結(jié)飽和粉質(zhì)粘土強(qiáng)度的影響;揭示了不同大主應(yīng)力方向角β時(shí)K0固結(jié)飽和粉質(zhì)粘土的應(yīng)力-應(yīng)變發(fā)展規(guī)律及應(yīng)力-應(yīng)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(qiáng)度包絡(luò)線.
　　(2)利用DDS-70動(dòng)三軸儀進(jìn)行振動(dòng)次數(shù)N=10000時(shí)不同試驗(yàn)條件粉質(zhì)粘土的動(dòng)力特性試驗(yàn)，提出了粉質(zhì)粘土的轉(zhuǎn)折點(diǎn)應(yīng)變破壞標(biāo)準(zhǔn);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(dòng)骨干曲線經(jīng)驗(yàn)方程;探討試件含水率、固結(jié)比、振動(dòng)頻率、靜偏應(yīng)力、固結(jié)圍壓和動(dòng)應(yīng)力幅值6個(gè)因素對(duì)粉質(zhì)粘土動(dòng)強(qiáng)度和動(dòng)模量的影響規(guī)律及程度;提出最大動(dòng)彈性模量Edmax歸一化公式和最大動(dòng)阻尼比λ

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

5、GDS-HCA試驗(yàn)系統(tǒng)開展了不同循環(huán)應(yīng)力比和應(yīng)力路徑的K0固結(jié)飽和粉質(zhì)粘土循環(huán)三軸試驗(yàn)和循環(huán)扭剪試驗(yàn)，研究了主應(yīng)力軸循環(huán)旋轉(zhuǎn)對(duì)K0固結(jié)飽和粉質(zhì)粘土累積塑性應(yīng)變、孔壓等動(dòng)力特性的影響規(guī)律，建立了主應(yīng)力軸循環(huán)旋轉(zhuǎn)條件時(shí)K0固結(jié)飽和粉質(zhì)粘土累積塑性應(yīng)變方程。
　　(5)以京沈客運(yùn)專線DK599+720m里程處路基斷面形式為研究對(duì)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(jì)算模型，分析高速列車荷載作用下地基長(zhǎng)期沉降