长期动荷载作用下冻结粉土的变形和强度特征_赵淑萍

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1、第３３卷第１期冰川冻土Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．１２０１１年２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＬＡＣＩＯＬＯＧＹＡＮＤＧＥＯＣＲＹＯＬＯＧＹＦｅｂ．２０１１文章编号：１０００－０２４０（２０１１）０１－０１４４－０８长期动荷载作用下冻结粉土的变形和强度特征赵淑萍，马巍，焦贵德，常小晓（中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室，甘肃兰州７３００００）摘要：根据长期动荷载作用下的蠕变试验结果，研究了冻结粉土的变形和动强度特征．试验分３组，第一、二组是小振幅动荷载试验，且第二组的动荷载幅值为第一组的两倍；第三组是大振幅动荷载试验，荷

2、载最小值取接近于零的值，最大值与第一组对应．试验结果表明：各种振幅的动荷载作用下，冻土的累积应变随荷载振动次数的变化规律相同（都包括初始蠕变阶段、稳定蠕变阶段、渐进流阶段）但数值上有差异．在初始和稳定蠕变阶段，第三组试验的累积应变小于第一、二组的，但是第三组试验稳定蠕变阶段的应变速率很大，蠕变曲线迅速进入渐进流阶段，此后其累积应变值大于小振幅动荷载试验的；第一、二组试验的应变幅值随振次的变化规律相似，但与第三组的有明显不同，而且，第三组试验的应变幅值明显大于第一、二组试验的．各种振幅动荷载作用下冻土的残余应变随振次的变化规律

3、相同，且偏移荷载载越大或动荷载振动幅值越大，残余应变越大；冻土的动强度随荷载振动次数的增加而衰减，直至趋于极限动强度，大振幅动荷载试验的极限动强度明显小于小振幅动荷载试验的．关键词：冻结粉土；长期循环动荷载；累积应变；应变幅值；残余应变；动强度中图分类号：Ｐ６４２．１４文献标识码：Ａ度、含水量、加载应力及荷载振动频率条件下的动０引言［１０－１５］弹性模量、动剪切模量、动阻尼比、动泊松比［１６－１７］冻土是一种分布广泛、性质复杂的特殊土．随等．少量学者进行了动强度、动蠕变试验，然着寒区道路工程建设的增加，尤其是高速铁路、高而，

4、这些试验都是对土体施加一个较大振幅的动荷等级公路的修建，研究交通荷载作用下冻土路基的载以模拟地震荷载，而针对交通荷载引起的振动问［１］［１８］动力稳定性十分重要．交通荷载虽然是以压应力题的研究成果很少．在这样的背景下，本文进行为主的小幅动荷载，但由于是长期反复循环作用，了不同振幅的长期循环动荷载条件下冻土的变形和时间效应十分明显，在其作用下路基中会产生累积动强度特征研究．变形．许多学者研究了软粘土、黄土等特殊土在交［２－８］１试验简介通动荷载作用下的累积变形和动强度特征；冻土本身具有较强的流变性，即土体的变形随着时间１．１试

5、样制备的延长而发生较大变化，这种变形可能加剧冻土路试验所用土质为粉土，其粒度分布曲线见图１．［９］基的不均匀沉降，从而导致路基破坏．如２００７年根据《土工试验规程》（ＧＢ／Ｔ５０１２３－１９９９）中有关土春季青藏铁路不冻泉路段由于路基的不均匀沉降，样和试样制备的要求，将野外钻孔取回的土样风路肩出现大的裂缝，影响铁路通车．因此，进行交干、碾碎、过筛，取粒径小于２ｍｍ的土配制成含通荷载作用下冻土的变形和动强度特征研究具有现水率为１９．５８％的湿土．根据１．７３ｇ·ｃｍ－３的干密实意义．目前，冻土动力学的研究内容比较局限，度和模具

6、体积计算所需的湿土质量，分３层将湿土主要是动力学参数研究，包括不同土质在各种温夯实装入专用模具中，连模具一起送入低温冷库中收稿日期：２０１０－０７－０４；修订日期：２０１０－０９－２８基金项目：国家自然科学基金项目（４０９７１０４６）；中国科学院西部行动计划（二期）项目（ＫＺＣＸ２－ＸＢ２－１０）；国家自然科学基金项目（４０９０１０３９）；国家自然科学基金创新群体（４０８２１００１）资助作者简介：赵淑萍（１９７６—），女，江苏靖江人，副研究员，２００９年在中国科学院寒区旱区环境与工程研究所获博士学位，主要从事冻土力学和寒区工

7、程方面的研究工作．Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｕｐｉｎｇ＠ｌｚｂ．ａｃ．ｃｎ１期赵淑萍等：长期动荷载作用下冻结粉土的变形和强度特征１４５快速冻结，经４８ｈ以上冻结后，脱模并切削试样，使样品直径为６１．８ｍｍ，高度为１２５ｍｍ，套上橡胶套，放入恒温箱内．按要求设定温度，恒温２４ｈ后进行试验．图２３组试验加载应力示意图Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｓｔｒｅｓｓｅｓｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｇｒｏｕｐｓｏｆｔｅｓｔｓ表１试验条件Ｔａｂｌｅ１Ｔｈｅｔｅｓｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｔｈｒｅｅｇｒｏｕｐｓｏｆｔｅｓｔｓ图１试验土质的粒度分布曲线

8、Ｐ０／ＭＰａＰ１／ＭＰａｆ／ＨｚＦｉｇ．１Ｇｒａｉｎｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｔｅｓｔｓｏｉｌ第一组Ａ２．４６１０．１２９１Ｂ２．５４６０．１３４１１．２试验条件Ｃ２．６７９０．１４１１试验在ＭＴＳ材料试验机上进行．交通荷载所Ｄ２．８０２０．１４８１引起的地基内的