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重载铁路路基低液限粉土静动力学特性研究
| 论文题名： | 重载铁路路基低液限粉土静动力学特性研究 |
| 关键词： | 重载铁路路基;低液限粉土;力学特性;三轴试验 |
| 摘要： | 重载铁路是我国能源运输的大通道，运输量的日益增大导致轴重和编组的增大，这势必导致路基所受动荷载幅值增大，频率增高，历时增长，但我国既有重载铁路路基建造依照标准（普通铁路规范）低，路基填料甚至采用低液限粉土。先天不足和后天服役环境的改变导致了既有重载铁路路基病害多发，这直接影响了路基的承载变形性能和长期稳定性，亟待开展既有重载铁路路基服役状态的评估和加固研究，其中路基填料的静动力学特性又是这项研究工作的基础。本文依托国家863课题，通过静、动三轴试验对朔黄重载铁路路基低液限粉土的静动力学特性进行了系统全面研究，主要研究内容和成果如下: (1)通过直剪试验、静三轴试验等获得了低液限粉土静强度参数c、(φ)值及其随含水率与压实系数变化的规律:CD试验表明静强度参数随压实系数的增加而增加。不同围压下试样的应力-应变关系曲线呈现硬化特征。剪切峰值随围压、压实系数的增大而增大。UU试验表明粘聚力c值随饱和度的增大先增大后减小，随压实系数的增大而增大。内摩擦角(φ)值随饱和度的增大而减小，随压实系数的增大而增大。 (2)通过三轴持续振动试验，研究了重载铁路列车荷载反复作用下低液限粉土的变形特性。合理确定了土性（饱和度，压实系数）、初始静应力状态（围压，固结比）和动力荷载（动幅值，频率，振次）等实验参数，分析了这些参数对振动次数-塑性累积应变关系的影响特性:变形特性分为稳定型和破坏型;相同试验条件下，塑性累积应变的增长与频率增加、动应力比增加以及饱和度增加成正相关关系;与固结比增加成负相关关系。 (3)采用Monismith指数公式、半对数公式、张勇经验公式以及波尔兹曼方程对“稳定型”、“破坏型”累积塑性应变曲线进行拟合。结果表明:波尔兹曼方程对“稳定型”应变曲线拟合效果最佳，且参数口为最大累积塑性应变，Monismith指数公式对“破坏型”累积塑性应变曲线拟合效果最佳。 (4)动三轴强度试验发现饱和度、振动次数对液化应力比影响显著:饱和度增加，液化应力比减小;破坏周次越小，对应液化应力比越大。饱和低液限粉土的动内摩擦角(φ)d和动粘聚力cd随压实系数增大而增大。 (5)饱和低液限粉土动孔压变化特性:孔隙水压随振动次数的增加而增加，直至破坏;相同围压下动孔压发展规律基本相同;不同压实系数下孔隙水压力比-振动次数比关系曲线变化特征基本相同。动弹模变化特性:动弹模随围压、固结比、压实系数的增加而增加;围压越大，相同应变下动弹模变化速率越大。 |
| 作者： | 方亮 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 冷伍明;杨奇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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