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原文传递高速铁路粉质粘土地基静、动力特性及沉降规律研究

论文题名：	高速铁路粉质粘土地基静、动力特性及沉降规律研究
关键词：	高速铁路;粉质粘土;地基特性;沉降规律;时距预测
摘要：	路堤静荷载和高速列车长期循环振动荷载作用引起的高速铁路地基土强度降低、塑性变形累积等问题将导致高速铁路地基的不均匀变形甚至导致地基失稳，给高速铁路的正常运营带来诸多安全隐患。因此开展复杂应力路径条件下饱和粉质粘土的静、动力特性试验研究，为高速铁路地基灾变控制技术提供重要参考依据是十分必要的。　　针对上述问题，利用GDS三轴仪和GDS空心圆柱仪，开展了以下5个方面的研究工作: 　　(1)根据路堤静荷载作用下地基土受力的实际状态，利用GDS三轴试验系统，进行了K0固结饱和粉质粘土的三轴固结排水试验、K0固结粉质粘土的应力路径试验和不同大主应力方向角β的三轴定向剪切试验，研究了静载作用下K0固结饱和粉质粘土的力学特性和变形特性，建立了基于应力比结构性参数和结构性损伤量的粉质粘土结构性数学模型;分析了应力路径斜率对K0固结饱和粉质粘土强度的影响;揭示了不同大主应力方向角β时K0固结饱和粉质粘土的应力-应变发展规律及应力-应变非共轴现象，提出了其在τzθ/σc0～(σz-σθ)/2σc0平面上“无檐帽子”形强度包络线. 　　(2)利用DDS-70动三轴仪进行振动次数N=10000时不同试验条件粉质粘土的动力特性试验，提出了粉质粘土的转折点应变破坏标准;研究了粉质粘土σd～εd曲线变化规律，建立了粉质粘土的动骨干曲线经验方程;探讨试件含水率、固结比、振动频率、静偏应力、固结围压和动应力幅值6个因素对粉质粘土动强度和动模量的影响规律及程度;提出最大动弹性模量Edmax归一化公式和最大动阻尼比λdmax计算公式。　　(3)针对高速列车荷载作用下地基土的竖向应力和水平应力皆循环变化的特点，开展了变围压应力路径下饱和粉质粘土的动力特性研究。通过变围压循环三轴试验，研究不排水应力路径和部分排水应力路径下粉质粘土的孔压发展规律、轴向应变发展规律和体应变发展规律，建立了不排水应力路径和部分排水应力路径下考虑变围压条件的粉质粘土累积塑性应变经验公式。　　(4)针对高速列车荷载作用下地基土发生主应力轴连续循环旋转的特点，利用GDS-HCA试验系统开展了不同循环应力比和应力路径的K0固结饱和粉质粘土循环三轴试验和循环扭剪试验，研究了主应力轴循环旋转对K0固结饱和粉质粘土累积塑性应变、孔压等动力特性的影响规律，建立了主应力轴循环旋转条件时K0固结饱和粉质粘土累积塑性应变方程。　　(5)以京沈客运专线DK599+720m里程处路基断面形式为研究对象，利用大型有限元分析软件MIDAS/GTS建立三维路基弹塑性数值计算模型，分析高速列车荷载作用下地基长期沉降规律和机理。分别采用双曲线预测方法、指数曲线预测方法和灰色系统GM(1，1)等时距预测模型，对高速列车荷载作用下地基长期沉降进行了科学预测，并评价了三种预测模型的精度。
作者：	刘家顺
专业：	岩土工程
导师：	张向东
授予学位：	博士
授予学位单位：	辽宁工程技术大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文