【摘 要】
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青岛地区典型含黏粒砂土层地基在长期循环列车荷载作用下,会严重影响路基稳定性能和铁路运营的安全。国内外许多学者研究了循环荷载作用下软弱土层,砂土的动力特性和永久变形
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青岛地区典型含黏粒砂土层地基在长期循环列车荷载作用下,会严重影响路基稳定性能和铁路运营的安全。国内外许多学者研究了循环荷载作用下软弱土层,砂土的动力特性和永久变形,积累了丰富的研究成果和经验,但鲜少有循环列车荷载作用下含黏粒砂土动力特性以及变形机理方面的研究。本论文主要基于GDS共振柱,研究有效围压、干密度、黏粒含量等对含黏粒动力特性G-γ、D-γ曲线、剪切波速的影响;基于GDS动三轴等试验仪器,研究循环列车荷载作用下,循环振次、振动频率、有效围压等对含黏粒砂土的永久变形的影响。主要研究内容及试验结果如下:(1)通过福建标准砂和马来西亚高岭土制作试验重塑土样,进行室内试验,测试其物理力学性质。试验结果显示:马来压西高岭土属于中等压缩性土,具有极低的渗透性。(2)含黏粒砂土层动剪切模量随应变的增加而减小,随干密度、有效围压的增加而增加,随黏粒含量的增加而减小;含黏粒砂土阻尼比随应变的增加而增加,随黏粒含量的增加而增加;含黏粒砂土随着动应变的增加,围压与阻尼比的关系并不明确,但有增加的趋势;在小应变情况下,含黏粒砂土的阻尼比随干密度的变化情况不明显,但随着应变的增加,有增长趋势;Hardin-Drnevich模型能较好的拟合G-γ曲线;剪切波速随有效围压、干密度的增加而增加,随黏粒含量的增加有先降低后增加的趋势。(3)对比含黏粒与无黏粒砂土:在不同围压下动应变随动剪切模量的变化趋势一致,无黏粒砂土的动剪切模量要高于含黏粒砂土的动剪切模量;青岛地区含黏粒砂土的阻尼比随围压、干密度和黏粒含量的增加而增加,含黏粒与无黏粒砂土阻尼比与动应变的变化趋势一致,含黏粒砂土的阻尼比高于无黏粒砂土的阻尼比。归一化后的试验点的走势与归一化之前变化趋势一致;无黏粒砂土较含黏粒砂土离散范围小;且随着动应变的增加,动剪切模量比由线性向非线性转换。(4)青岛地区不同含黏粒砂土层根据各土层的累计应变增长趋势,将第五层、第十二层归为稳定性含黏粒砂土层,将第九层含黏粒砂土层定义为临界型。含黏粒砂土层累计变形过程可以分为两个阶段:第一个阶段为振次0~2000次,轴向累计应变的发展最快,累计应变可以达到最终总变形量60%~80%,第二阶段,振次超过2000次后,累计应变增长速度变缓。累计应变和孔压比随随振次的增加而增加,随有效围压、振频的增加而减小;对比Barksdale模型、Monismith模型,发现Barksdale模型对实验数据的拟合效果更好。
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