考慮應(yīng)力路徑影響的飽和軟粘土靜動力特性試驗(yàn)研究.pdf

1、高速公路、鐵路以及城市地鐵等高速交通的安全性和舒適性是車輛運(yùn)行最為迫切的問題。車輛運(yùn)行的安全性和舒適性除了與行駛速度及車輛自身的動力學(xué)特性有關(guān)外，還與路基土體的沉降以及差異沉降密切相關(guān)，因此，根據(jù)高速交通荷載的特點(diǎn)，研究長期循環(huán)荷載作用下飽和軟粘土的變形特性是解決軟土路基累積沉降以及穩(wěn)定性的關(guān)鍵。
　　本文以高速交通荷載引起的軟土地基沉降問題為研究對象，通過室內(nèi)單元體試驗(yàn)結(jié)合交通荷載作用下軟土循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系理論分析，揭示高速交通

2、荷載作用下軟土地基長期沉降的復(fù)雜機(jī)理和一般規(guī)律。主要研究工作如下:
　　1.采用國內(nèi)外通用的薄壁管切土法獲取高質(zhì)量的原狀軟粘土試樣，并對其基本物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測定。利用GDS變圍壓動三軸系統(tǒng)對所取土樣進(jìn)行了不同超固結(jié)比的常規(guī)三軸不排水靜力剪切試驗(yàn)，建立了溫州飽和軟粘土不排水剪切強(qiáng)度與超固結(jié)比之間的關(guān)系并為后續(xù)循環(huán)加載試驗(yàn)動應(yīng)力的選取提供參考。
　　2.針對路堤下天然軟粘土地基真實(shí)固結(jié)狀態(tài)，開展了不同三軸應(yīng)力路徑下K0固結(jié)

3、飽和軟粘土試樣的應(yīng)力控制不排水靜力剪切試驗(yàn)，研究了應(yīng)力路徑對K0固結(jié)飽和軟粘土不排水剪切強(qiáng)度、孔壓以及割線模量的影響?；谠囼?yàn)結(jié)果，分別建立了不排水剪切強(qiáng)度、峰值孔壓系數(shù)以及割線模量與應(yīng)力路徑斜率之間的關(guān)系。
　　3.分別在不排水和排水條件下，針對不同超固結(jié)比飽和軟粘土試樣進(jìn)行了不同三軸應(yīng)力路徑下的應(yīng)力控制靜力剪切試驗(yàn)。研究了應(yīng)力路徑和超固結(jié)比耦合效應(yīng)對飽和軟粘土強(qiáng)度、孔壓以及割線模量的影響?；谠囼?yàn)結(jié)果分別建立了超固結(jié)比與應(yīng)力路

4、徑耦合作用下土體固結(jié)不排水剪切強(qiáng)度以及排水剪切強(qiáng)度的擬合經(jīng)驗(yàn)公式。
　　4.針對高速交通荷載作用下路基土體中的復(fù)雜動應(yīng)力場，利用GDS變圍壓動三軸系統(tǒng)對不同超固結(jié)比飽和軟粘土試樣進(jìn)行了一系列不同循環(huán)偏應(yīng)力和循環(huán)圍壓耦合應(yīng)力路徑的不排水循環(huán)加載試驗(yàn)。在試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上分別建立了可以考慮循環(huán)偏應(yīng)力和循環(huán)圍壓耦合效應(yīng)的正常固結(jié)飽和軟粘土在不同循環(huán)應(yīng)力比時的永久軸向應(yīng)變和回彈模量經(jīng)驗(yàn)公式以及相同循環(huán)應(yīng)力比下，不同超固結(jié)比時的永久軸向應(yīng)變和

5、回彈模量經(jīng)驗(yàn)公式。
　　5.針對路基土體在高速交通荷載長期作用下的實(shí)際排水狀態(tài)，利用GDS變圍壓動三軸系統(tǒng)對不同超固結(jié)比飽和軟粘土試樣進(jìn)行了不同循環(huán)偏應(yīng)力和循環(huán)圍壓耦合應(yīng)力路徑的部分排水循環(huán)加載試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，循環(huán)偏應(yīng)力和循環(huán)圍壓耦合效應(yīng)對飽和軟粘土永久軸向應(yīng)變的影響與超固結(jié)比無關(guān)，對永久體應(yīng)變的影響受超固結(jié)比的影響較大;基于試驗(yàn)結(jié)果提出了考慮循環(huán)偏應(yīng)力和循環(huán)圍壓耦合效應(yīng)的正常固結(jié)飽和軟粘土的永久體應(yīng)變擬合經(jīng)驗(yàn)公式以及永久軸向

6、應(yīng)變經(jīng)驗(yàn)公式;進(jìn)一步通過第10000圈正常固結(jié)試樣的永久體應(yīng)變差值以及不同超固結(jié)比試樣的永久軸向應(yīng)變差值與相應(yīng)循環(huán)球應(yīng)力差值之間的關(guān)系得到了循環(huán)球應(yīng)力對正常固結(jié)試樣的永久體應(yīng)以及不同超固結(jié)比試樣的永久軸向應(yīng)變的影響，且與循環(huán)偏應(yīng)力幅值無關(guān)。
　　6.針對天然軟粘土的真實(shí)固結(jié)狀態(tài)，分別在不排水和排水條件下，針對K0固結(jié)飽和軟粘土開展了一系列不同三軸應(yīng)力路徑循環(huán)加載試驗(yàn)，在不排水條件下，基于應(yīng)力路徑斜率η=0時的最大孔壓及Skempt