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地铁运营荷载下饱和粉砂土的动力特性和本构模型研究
| 论文题名： | 地铁运营荷载下饱和粉砂土的动力特性和本构模型研究 |
| 关键词： | 饱和粉砂土;动力特性;地铁荷载;本构模型;长期沉降 |
| 摘要： | 地铁-亦称城市轨道交通，由于诸多优点，地铁受到了人们的青睐，地铁建设在我国各大城市如火如荼的展开，许多城市都在建或者已经建成地铁线路。南宁作为广西壮族自治区首府以及东盟博览会永久举办城市，因为人口众多，同样面临巨大的交通压力，因此许多年前便规划了8条地铁线路并多条线路同时开展建设。地铁1号线于2010年正式开始建设，于2016年12月全面建成通车，南宁市也成为了我国首个少数民族地区开通地铁的城市。粉砂土在我国有着广泛的分布。根据以往的诸多地质勘察资料，南宁地区分布有大量的粉砂土地层，南宁城市地铁隧道建成通车后，在地铁运营所产生的循环荷载作用下，粉砂土层会产生相应的动力响应以及长期累积变形，对地铁运营的稳定性和安全性产生影响。因此，本文首先通过开展一系列动静三轴试验得到了南宁地区饱和粉砂土的动力特性，然后利用改进得到的本构模型模拟了试验过程，将数值模拟与试验结果对比验证了本文改进模型的适用性，最后运用本文模型进行数值模拟同时结合经验公式预测了地铁运营荷载下南宁地区粉砂土层的长期沉降。本文研究内容对南宁地铁建设以及后期运营维护具有一定的指导意义。 本文的研究成果可以总结为以下几个方面: (1)随着固结应力的增大，饱和粉砂土的抗剪强度逐渐增大，且不同固结方式下增量都较为一致。在固结应力相同的情况下，偏压固结比等压固结时的土体抗剪强度高，表明偏压固结相对于等压固结对土体的强度有一定的加强作用。 (2)循环荷载作用下，等压固结条件下土体存在拉应变明显大于压应变的情况。由于土体发了弱化，而试验初期预估了土体刚度，所以在土体偏压固结条件下循环加载过程中会出现动应力幅值衰减的情况，且动应力比较大时该现象更加明显。 (3)随着循环荷载动应力比增加，饱和粉砂土的孔压增长速度明显加快。虽然循环加载过程中固结应力大的土样孔压增长速度更快，但是孔压比（增加孔压与固结应力的比值）的增长却较小。当固结应力和动应力比相同时，偏压固结条件下的孔压增加速度要等比等压固结时慢。 (4)当动应力比和固结应力相同时，偏压固结条件下的饱和粉砂土的抗剪强度弱化程度小于等压固结，再次印证偏压固结对土体有一定的加强作用，而偏压固结也更符合实际情况。 (5)运用有限元软件模拟得到的结果与试验结果差异较小。运用本文改进模型同时结合经验公式能够预测得到地铁运营荷载下南宁地区粉砂土的长期沉降。 |
| 作者： | 冯野 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 马少坤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广西大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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