岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (9): 2993-3002.doi: 10.16285/j.rsm.2020.0226

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级配碎石填料大三轴试验及累积塑性应变预测模型

杨志浩1, 2,岳祖润2,冯怀平2,叶朝良1,马德良1   

  1. 1. 石家庄铁道大学 土木工程学院,河北 石家庄 050043; 2. 石家庄铁道大学 省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室,河北 石家庄 050043
  • 收稿日期:2020-03-04 修回日期:2020-07-08 出版日期:2020-09-11 发布日期:2020-10-21
  • 通讯作者: 岳祖润,男,1962年生,博士,教授,博士生导师,主要从事地基变形控制与特殊土路基等方面的研究。E-mail:yzr1898@qq.com E-mail:yangzhihao@stdu.edu.cn
  • 作者简介:杨志浩,男,1988年生,博士研究生,主要从事重载铁路路基病害整治及路基结构优化方面的研究。
  • 基金资助:
    河北省自然科学基金项目(No.E2019210137);中国铁路总公司科技研究开发计划项目(No.2017G008-G,No.2017G002-W,No.2017G008-A)。

Large scale triaxial tests on graded macadam filling and its accumulated plastic strain prediction model

YANG Zhi-hao1, 2, YUE Zu-run2, FENG Huai-ping2, YE Chao-liang1, MA De-liang1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang, Hebei 050043, China; 2. State Key Laboratory of Mechanical Behavior and System Safety of Traffic Engineering Structures, Shijiazhuang Tiedao University, Shijiazhuang, Hebei 050043, China
  • Received:2020-03-04 Revised:2020-07-08 Online:2020-09-11 Published:2020-10-21
  • Supported by:
    This work was supported by the Natural Science Foundation of Hebei Province (E2019210137) and the Technology Research and Development of China Railway Corporation (2017G008-G, 2017G002-W, 2017G008-A).

摘要: 级配碎石作为重载铁路基床表层的主要填料,其受列车荷载的影响最大。因此,研究级配碎石在循环荷载作用下的动力行为及累积塑性应变演化特征变得尤为重要。首先,通过制备不同细粒含量的级配碎石填料,开展一系列大型动三轴试验,探究细粒含量、围压及动应力幅值对循环荷载作用下试样累积塑性应变的耦合影响机制。其次,基于塑性安定理论,确定不同应力水平下试样的动力行为,得到考虑围压及细粒含量参数的塑性蠕变状态临界动应力计算模型。最后,结合试验数据,建立考虑应力水平及细粒含量参数的塑性蠕变动力行为累积塑性应变预测模型,并明确各参数的物理意义。其研究成果可为既有重载铁路路基健康状态评估及考虑强度、变形综合控制的路基结构设计提供参考。

关键词: 重载铁路基床, 级配碎石, 累积塑性应变, 临界动应力, 预测模型

Abstract: Graded macadam fillings, the core filling of heavy haul railway subgrade bed is most affected by the train loading. Therefore, it is particularly important to study the dynamic behavior and accumulative plastic strain evolution characteristics of graded macadam filling under cyclic loadings. Firstly, graded macadam fillings with different fine particle contents were prepared, and a series of large-scale dynamic triaxial tests was conducted to explore the coupling influence mechanism of fine particle content, confining pressure, and dynamic stress amplitude on the specimen accumulative plastic strain under cyclic loadings. Additionally, based on the plastic stability theory, the dynamic behavior of specimens under different stress levels was determined, and the calculation model of critical dynamic stress in the plastic creep state was obtained considering the parameters of confining pressure and fine particle content. Finally, in combination with the experimental data, an accumulative plastic strain prediction model was established considering the stress level and fine particle content parameters for the dynamic behavior of plastic creep, and the physical meaning of each parameter was clarified. The research results can provide a reference for the health status assessment of existing heavy haul railway subgrades and the subgrade structure design considering the comprehensive control of strength and deformation.

Key words: heavy haul railway subgrade bed, graded macadam, accumulative plastic strain, critical dynamic stress, prediction model

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[1] 雷华阳, 许英刚, 缪姜燕, 刘旭. 动渗耦合作用下软黏土动力特性试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 601-610.
[2] 闫长斌, 汪鹤健, 杨继华, 陈馈, 周建军, 郭卫新, . 利用PLSR-DNN耦合模型预测TBM净掘进速率[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 519-528.
[3] 杨志浩, 岳祖润, 冯怀平, 叶朝良, 周江涛, 介少龙, . 重载铁路基床表层级配碎石渗透特性试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 193-202.
[4] 陈晓斌, 喻昭晟, 光, 张家生, 董亮, . 重载铁路基床表层级配碎石填料组构 系数应用与分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 3031-3040.
[5] 王康宇, 庄妍, 耿雪玉, . 铁路路基粗粒土填料临界动应力试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1865-1873.
[6] 梁珂, 陈国兴, 杭天柱, 刘抗, 何杨, . 砂类土最大动剪切模量的新预测模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1963-1970.
[7] 魏晓明, 郭利杰, 周小龙, 李长洪, 张立新, . 高阶段胶结充填体全时序应力演化规律 及预测模型研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(11): 3613-3620.
[8] 刘家顺, 王来贵, 张向东, 李学彬, 张建俊, 任 昆, . 部分排水时饱和粉质黏土变围压循环三轴试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1413-1419.
[9] 张 勋, 黄茂松, 胡志平, . 砂土中单桩水平循环累积变形特性模型试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 933-941.
[10] 钟祖良, 别聪颖, 范一飞, 刘新荣, 罗亦琦, 涂义亮, . 土石混合体注浆扩散机制及影响因素试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4194-4202.
[11] 刘家顺,张向东,孙嘉宝,杨建军,方天健. 主应力轴旋转下K0固结饱和粉质黏土孔压及变形特性试验研究[J]. , 2018, 39(8): 2787-2794.
[12] 韩智铭,乔春生,朱 举. 含两组交叉贯通节理岩体的强度及破坏特征分析[J]. , 2018, 39(7): 2451-2460.
[13] 张春会,王 兰,田英辉,于永江,王来贵,. 饱和黏土中固定锚腚拖曳锚嵌入轨迹预测模型[J]. , 2018, 39(6): 1941-1947.
[14] 杨爱武,孔令伟,郭 飞,. 天津滨海软黏土动力累积塑性变形特性与增长模型[J]. , 2017, 38(4): 979-984.
[15] 范 勇,卢文波 ,周宜红,冷振东,严 鹏,. 一种高地应力条件下爆破开挖诱发振动峰值的预测模型[J]. , 2017, 38(4): 1082-1088.
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[1] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[2] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[3] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[4] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .
[5] 张明义,刘俊伟,于秀霞. 饱和软黏土地基静压管桩承载力时间效应试验研究[J]. , 2009, 30(10): 3005 -3008 .
[6] 吴 亮,钟冬望,卢文波. 空气间隔装药爆炸冲击荷载作用下混凝土损伤分析[J]. , 2009, 30(10): 3109 -3114 .
[7] 朱泽奇,盛 谦,梅松华,张占荣. 改进的遍布节理模型及其在层状岩体地下工程中的应用[J]. , 2009, 30(10): 3115 -3121 .
[8] 赵明华,刘小平,黄立葵. 降雨作用下路基裂隙渗流分析[J]. , 2009, 30(10): 3122 -3126 .
[9] 徐远杰,潘家军,刘祖德. 混凝土面板堆石坝的一种坝坡修整算法[J]. , 2009, 30(10): 3139 -3144 .
[10] 周晓杰,介玉新,李广信1. 基于渗流和管流耦合的管涌数值模拟[J]. , 2009, 30(10): 3154 -3158 .