循环荷载下红层泥岩土的动态特性.pdf

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1、第39卷第4期水文地质工程地质V01．39No．42012年7月HYDROGEOLOGY&ENGINEERINGGEOLOGYJu1．2012循环荷载下红层泥岩土的动态特性孔祥辉，蒋关鲁，王智猛(1．西南交通大学土木工程学院，成都610031；2．高速铁路线路工程教育部重点实验室，成都610031；3．中国中铁二院工程集团有限责任公司，成都610031)摘要：针对红层泥岩土这种特殊的粒类材料，通过动三轴试验研究r其在循环荷载下的动态特性。分析了应变和围压对动态参数(动模量、阻尼比)的影响，在对动模量归一化的

2、基础上，并考虑最大阻尼比与围压的关系，提出了一个阻尼比的计算方法。引入了动应力水平的概念，由试验数据得到红层泥岩土的临界动应力水平为30％左右。动强度随围压增加而增大，而随振次的增加减小；在较小的破坏应变标准下，动应力对动强度的影响起主导作用，破坏应变标准增大时，振次的影响起主要作用。根据累积应变曲线的发展趋势，把红层泥岩土的累积变形分为稳定型和破坏型，分析了产生不同变形曲线的原因，并分别采用不同的经验公式对两种累积变形进行计算，得到了各参数的取值范围。关键词：循环荷载；动态参数；动应力水平；动强度；累积变

3、形；红层泥岩中图分类号：Tu446文献标识码：A文章编号：1000—3665(2Ol2)04-0075—05随着铁路现代化的发展，我国铁路将逐渐跨入以密度P：2．11g／cm，最优含水率to。。。=9．68％，自高速客运、重载货运为特征的崭新时代。机车轴重的由膨胀率为4％。制备试样所用重塑土压实度为增大和速度的提高，使列车与线路系统的动力作用大95％，即试样在最优含水率下的密度为2．Og／em。由幅加剧，作为线路基础的路基，尤其是土质路基基床，静三轴试验可得试样在围压25、50、100kPa时的静抗承受了大

4、部分的列车荷载，这种循环作用有可能使路剪强度分别为720、917、11301：Pa。基产生强度破坏和累积变形过大等问题。因此在路基按要求配备含水量，放置24h后，在标准制样模具设计中，除了分析填料的静态指标外，还应分析其在列里分层击实，击实时应保证试样各层均匀，并在两层交车荷载下的动态特性“。界面刮毛，试样制成直径50mm、高100ram的圆柱体。红层泥岩在我国西南、西北、中南及东南地区均有1．2加载过程广泛分布，一般由红色砾岩、砂岩、粉砂岩、砂质页岩和采用正弦波加载方式模拟列车荷载作用，在英国泥质岩等交互

5、组成，其颗粒易破碎、强度低、遇水后易GDS动态三轴测试系统上进行了振动三轴试验，试验崩解与软化，表现出与一般填料不同的工程力学性条件见表1。质⋯。本文通过动三轴试验，研究了侏罗系遂宁组红表1试验条件层泥岩填料在循环荷载作用下动态参数(动模量、阻Table1Theconditionsofexperiment尼比)、临界动应力、动强度及累积变形的发展规律，为红层泥岩路基设计提供必要的参考。1动三轴试验1．1试样制备土样取自达成线红层泥岩试验段工点，最大干根据行车荷载下路基土体受力特点以及动应力大小，确定试样轴向

6、加压的初始静载数值：or：P+。收稿日期：2011—11—16；修订日期：2012一O1-．06加载方法为先采用不固结不排水“标准静三轴”方式基金项目：博士点基金项目(20070613044)；铁道部科技研究加静载，静载加载速率为轴向位移0．O1mm／min；当轴发展计划项目(2005K004一C(G))向力达到Or时停止加载。作者简介：孔祥辉(1978一)，男，博士研究生，从事高速铁路路基：达到以上的静载并且当轴向应力达到稳定后，为设计理论及方法的研究。仪器设置振动中心为、幅值为的动载自动加载计E—mai

7、l：kongxh2009@163．tom划，进行动三轴试验，直至试样变形稳定或破坏，试验·76·孔祥辉，等：循环荷载下红层泥岩土的动态特性过程排气排水。由每一级围压的动模量和应变关系可得到该围压下的最大模量E(占=O时)，将动模量除以最大模2动模量和阻尼比量得到模量比，由图3可看出，不同围压的模量比和2．1动模量、阻尼比与应变的关系动应变的试验点密集在很窄的条宽内，其拟合公式为：图1为红层泥岩试样典型的动应力一应变滞回曲Ed／Edma=0．66e一250e+0．34(3)一日一R擦伽姗瑚瑚m如o线，用式(1

8、)、(2)分别计算动模量及阻尼如比加：Om加如10：㈩iO．8A(2)菡。一6式中：A．——滞回圈的面积；j豳504A．——三角形BDF的面积。lE一41E．300l动应变图3模量比与动应变关系Fig．3Modulusratioanddynamicstrain2．3阻尼比计算动应变(％)根据材料弹性理论：G=E／2(1+)(4)图1动应力一应变滞回曲线依据上式，模量比和剪模比应相等，即：Fig．1Dynamics