岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (5): 1591-1598.doi: 10.16285/j.rsm.2019.0690

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

砂-粉土混合料在列车荷载作用下 细颗粒迁移机制试验

张升1, 2，高峰1, 2，陈琪磊2，盛岱超2,3   

  1. 1. 中南大学 高速铁路建造技术国家工程实验室，湖南 长沙 410075；2. 中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410075； 3. 悉尼科技大学 土木与环境工程学院，澳大利亚 悉尼
  • 收稿日期:2019-04-16 修回日期:2019-09-10 出版日期:2020-05-11 发布日期:2020-07-07
  • 通讯作者: 高峰，男，1992年生，博士研究生，主要从事土动力特性、铁路路基翻浆冒泥等方面的研究工作。E-mail: gao-feng@csu.edu.cn E-mail:zhang-sheng@csu.edu.cn
  • 作者简介:张升，男，1979年生，博士，教授，博士生导师，主要从事计算土力学等方面的教学和科研。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目（No. 51722812）；湖南省杰出青年科学基金项目（No. 2017JJ1033）；中南大学研究生自主探索创新项目（No. 2019zzts293）。

Experimental study of fine particles migration mechanism of sand-silt mixtures under train load

ZHANG Sheng1, 2, GAO Feng1, 2, CHEN Qi-lei2, SHENG Dai-chao2, 3   

  1. 1. National Engineering Laboratory for Construction Technology of High Speed Railway, Central South University, Changsha, Hunan 410075, China; 2. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha, Hunan 410075, China; 3. School of Civil and Environmental Engineering, University of Technology Sydney, Sydney, Australia
  • Received:2019-04-16 Revised:2019-09-10 Online:2020-05-11 Published:2020-07-07
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51722812), the Science Foundation for Distinguished Young Scholars of Hunan Province (2017JJ1033) and the Autonomous Exploration Project of Central South University (2019zzts293).

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摘要： 荷载作用下砂粉土动水力特性与细颗粒迁移研究是分析振动液化、翻浆冒泥等自然或工程灾变过程细观致灾机制和演化机制的基础与关键。利用自主研制的试验系统，开展了模拟列车动-静组合荷载作用下饱和砂粉土动水力特性及细粒迁移机制试验。试验结果表明：动-静组合荷载作用下试样的轴向变形呈现出台阶式变化特点；试样的总应力分布随着深度的增加表现出显著的指数减小趋势；孔隙水压力反复经历了动荷载作用下的累积与静荷载作用下的消散过程，并且在该过程中轴向孔隙水压力梯度逐渐对孔隙水形成“抽吸”作用，促使细颗粒产生迁移和集聚。通过分析试样不同层位深度处3种粒径组颗粒含量及有效粒径d10的变化规律，研究了动-静组合荷载作用对饱和砂粉土中细颗粒发生层间迁移流动的影响机制。

关键词: 循环荷载, 试验装置, 砂-粉土混合料, 细粒迁移, 孔隙水压力

Abstract: The study of dynamic-hydraulic characteristics and fine particle migration of sand-silt mixtures under load is the basis and key for analyzing the mesoscopic disaster-causing mechanism and evolution mechanism of natural or engineering disasters such as vibration liquefaction and mud pumping etc. The experimental study on fine particles migration mechanism of saturated sand-silt mixtures under combined dynamic-static train load was carried out by using the self-developed test system. The experimental results show that the axial deformation of the sample exhibits a “stepped” change trend. The total stress distribution shows an exponential decrease with increasing depth. The pore water pressure in the sample experiences the cyclic process of accumulation under dynamic loading and dissipation under static loading. In this process, the axial gradient of pore water pressure gradually forms a "pumping" effect on pore water, which causes the migration of fine particles and water. Furthermore, by analyzing the composition change of three particle size groups contents and effective diameter d10 of different layers of the sample, it is analyzed the combined dynamic-static loads affect fine particle migration in saturated sand-silt mixtures.

Key words: cyclic loading, test system, sand-silt mixtures, fine particle migration, pore water pressure

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