循环荷载作用下兖石线膨胀土的动力特性试验研究

作     者：陈强 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：彭永良

授予年度：2019年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：膨胀土 循环荷载 动强度 临界动应力 累计塑性应变 累计孔压 

摘      要：当今我国铁路事业发展迅速,以列车提速和新建高速铁路作为新的发展方向,其中众多线路需穿越膨胀土分布的地段。膨胀土作为铁路路基,在列车长期循环荷载和水的作用下其强度、变形、稳定问题难以保证,给铁路健康运营埋下了安全隐患。本文以此为背景,选取兖石线膨胀土作为研究对象,研究了循环荷载作用下含水率、振动频率、围压、动应力对膨胀土动强度、临界动应力、累计塑性应变、累计孔压等动力特性的影响,主要研究成果如下:(1)膨胀土累计塑性应变与循环次数的关系曲线呈现典型的三种形态:稳定型、临界型及破坏型,本文建议临界动应力取稳定型曲线下的最大动应力。(2)含水率显著影响膨胀土的动强度、临界动应力,两者均随含水率的增加而减小;围压为50kPa时,含水率从15%到饱和状态下,临界动应力从520kPa减小到40kPa,衰减率高达92.3%,因此雨季应限速车行;临界动应力与饱和度之间存在一条临界状态线,可以判断土体处于稳定、临界、还是破坏状态。(3)非饱和土试验中,临界动应力、动强度随频率的增大而显著增大,其中临界动应力与频率呈线性关系;而在饱和膨胀土试验中,频率对动强度和临界动应力的作用效果却很微弱。(4)基于Monismith应变模型,建立了考虑动应力幅值、围压以及循环次数等因素的破坏型累计塑性应变经验拟合模型;建立的累计塑性应变-累计孔压经验模型可用于长期循环荷载作用后,根据土体累计塑性应变值预测孔压值。