岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (5): 1261-1268.doi: 10.16285/j.rsm.2021.1620

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饱和红层泥岩填料累积变形特性及安定界限研究

陈康1, 2,刘先峰1, 2, 3,袁胜洋1, 2,潘申鑫1, 2,马杰1, 2,蒋关鲁1, 2   

  1. 1. 西南交通大学 高速铁路线路工程教育部重点实验室,四川 成都 610031; 2. 西南交通大学 土木工程学院,四川 成都 610031;3. 新疆工程学院 土木工程学院,新疆 乌鲁木齐 830023
  • 收稿日期:2021-09-22 修回日期:2022-02-24 出版日期:2022-05-11 发布日期:2022-05-02
  • 通讯作者: 刘先峰,男,1980年生,博士,教授,主要从事特殊岩土力学及工程应用研究。E-mail: Xianfeng.liu@swjtu.edu.cn E-mail:kang-chen@my.swjtu.edu.cn
  • 作者简介:陈康,男,1995年生,博士研究生,主要从事特殊土动力特性及工程应用研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(No. 52078432,52168066);国家青年科学基金资助项目(No. 52008355);四川省科技计划项目(No. 2019YFSY0015)。

Experimental study of accumulative deformation behaviour and shakedown limit of saturated red mudstone fill material

CHEN Kang1, 2, LIU Xian-feng1, 2, 3, YUAN Sheng-yang1, 2, PAN Shen-xin1, 2, MA Jie1, 2, JIANG Guan-lu1, 2   

  1. 1. Key Laboratory of High-Speed Railway Engineering of Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu, Sichuan 610031, China ; 2. School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu, Sichuan, 610031, China; 3. School of Civil Engineering, Xinjiang Institute of Engineering, Urumqi, Xinjiang, 830023, China
  • Received:2021-09-22 Revised:2022-02-24 Online:2022-05-11 Published:2022-05-02
  • Supported by:
    This work was supported by the Natural Science Foundation of China(52078432, 52168066), the Natural Youth Science Foundation of China(52008355) and the Science and Technology Program of Sichuan(2019YFSY0015).

摘要: 最优含水率下红层泥岩作为高速铁路路基填料的适用性已经在西南地区得到了初步验证,但饱和状态下红层泥岩填料的累积变形特性仍不明确。为此,开展了不同围压及动应力下饱和红层泥岩填料的动三轴试验,讨论了围压和动应力对填料累积变形特性的影响。结果表明:不同动应力幅值下,饱和红层泥岩填料的等效模量随振次增加,先迅速减小后趋于稳定。稳定后填料的等效模量具有应力水平相关性,随围压增大而增大,随动应力比增大而呈指数减小。不同动应力幅值下,填料变形可分为塑性稳定型、塑性蠕变型和增量破坏型3种类型。填料应变随振次增加而不再处于稳定阶段的应力状态定为塑性稳定界限应力状态。动应力进一步增加后,填料应变速率发生突增,对应的应力状态为塑性蠕变界限应力状态;塑性稳定与塑性蠕变界限应力状态对应的动应力比均低于静强度,且随围压增加呈指数衰减的规律。基床表层如用红层泥岩作填料,应考虑降雨的影响,并采取排水和改良措施以提高路基稳定性。

关键词: 红层泥岩, 高速铁路, 路基填料, 累积变形特性, 安定界限

Abstract: Red mudstone compacted at optimal water content has been verified to be appropriate as fill material of high-speed railway subgrade. But the accumulative deformation behaviour of compacted red mudstone at saturated condition has not been investigated very well. In this study, a series of cyclic triaxial tests was carried out to study the effect of confining pressure and dynamic load on the accumulative deformation of saturated red mudstone fill (SRMF) material. Results indicate that the equivalent Young’s modulus decreases rapidly to a stable state with increasing the cyclic number. The stable is strongly correlated to the stress state, and it increases with increasing the confining pressure and decreases exponentially with increasing the cyclic stress ratio. Based on shakedown theory, three types of accumulative deformation modes, namely, plastic shakedown, plastic creep, and incremental collapse, were identified. The stress state causing the unstable deformation was named as the plastic shakedown limit. The stress state that causes a sudden increase in strain rate was defined as the plastic creep limit. The cyclic stress ratios corresponding to the plastic shakedown and plastic creep limit were smaller than the shear strength at static state, and decreased exponentially as the confining pressure increases. With particular emphasis on the effects of rainfall, the drainage facilities and improved red mudstone fill material were suggested in the design of surface layer of subgrade to enhance their stability.

Key words: red mudstone, high-speed railway, subgrade fill, accumulative deformation, shakedown limit

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[1] 余云燕, 丁小刚, 马丽娜, 崔文豪, 杜乾中. 微膨胀泥岩地基原位水分入渗响应特征试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(3): 647-658.
[2] 程树范, 曾亚武, 叶阳, 高睿, . 甘肃红层泥岩耐崩解试验与矿物夹杂效应研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 99-106.
[3] 陈伟志, 张莎莎, 李安洪, . 温度循环下压实粗粒盐渍土水盐迁移与变形响应[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 74-84.
[4] 任连伟, 宁浩, 顿志林, 刘德华, 杨文府, . 高速铁路采空区地基“活化”分级方法及工程应用[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 401-413.
[5] 王旭超, 张莎莎, 赵凯旋, . 细粒土含量对粗粒硫酸盐渍土路基填料盐胀特性的影响试验及分析模型[J]. 岩土力学, 2022, 43(8): 2191-2202.
[6] 张晓磊, 冯世进, 李义成, 王雷, . 路基高架过渡段高铁运行引起的地表 振动现场试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 187-194.
[7] 薛彦瑾, 王起才, 马丽娜, 张戎令, 代金鹏, 王强, . 高速铁路无砟轨道地基泥岩膨胀性分类分级研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 3109-3118.
[8] 庄妍, 李劭邦, 崔晓艳, 董晓强, 王康宇, . 高铁荷载下桩承式路基动力响应及土拱效应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 3119-3130.
[9] 杨长卫, 童心豪, 王栋, 谭信荣, 郭雪岩, 曹礼聪, . 地震作用下有砟轨道路基动力响应 规律振动台试验[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2215-2223.
[10] 屈畅姿, 康凯, 魏丽敏, 郭坤, 何群, 王永和, . 高铁路-涵过渡段路基动力响应特性及 长期动力稳定性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(10): 3432-3242.
[11] 宋宏芳, 岳祖润, 李佰林, 张松, . 季节冻土区高速铁路防冻胀路基保温强化特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 4041-4048.
[12] 谢 涛,罗 强,周 成,张 良,蒋良潍, . 高速铁路小变形下陡坡地基路肩桩板墙力学响应[J]. , 2018, 39(1): 45-52.
[13] 申培武,唐辉明,汪丁建,何 成,张雅慧. 巴东组紫红色泥岩干湿循环崩解特征试验研究[J]. , 2017, 38(7): 1990-1998.
[14] 邱明明 ,杨 啸 ,杨果林 ,房以河,. 云桂高速铁路新型全封闭路堑基床动响应特性研究[J]. , 2016, 37(2): 537-544.
[15] 姜领发 ,熊署丹 ,陈善雄 ,许锡昌,. 列车荷载作用下高铁路基速度传递规律模型试验研究[J]. , 2015, 36(S1): 265-269.
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[1] 刘 晓,唐辉明,刘 瑜. 基于集对分析和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测新方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3399 -3405 .
[2] 胡大伟,周 辉,谢守益,张 凯,邵建富,冯夏庭. 大理岩破坏阶段Biot系数研究[J]. , 2009, 30(12): 3727 -3732 .
[3] 师旭超,韩 阳. 卸荷作用下软黏土回弹吸水试验研究[J]. , 2010, 31(3): 732 -736 .
[4] 原喜忠,李 宁,赵秀云,杨银涛. 东北多年冻土地区地基承载力对气候变化敏感性分析[J]. , 2010, 31(10): 3265 -3272 .
[5] 白 冰,李小春,石 露,唐礼忠. 弹塑性应力-应变曲线的斜率恒等式及其验证和应用[J]. , 2010, 31(12): 3789 -3792 .
[6] 唐利民. 地基沉降预测模型的正则化算法[J]. , 2010, 31(12): 3945 -3948 .
[7] 李占海,朱万成,冯夏庭,李绍军,周 辉,陈炳瑞. 侧压力系数对马蹄形隧道损伤破坏的影响研究[J]. , 2010, 31(S2): 434 -441 .
[8] 蔡辉腾,危福泉,蔡宗文. 重庆主城区粉质黏土动力特性研究[J]. , 2009, 30(S2): 224 -228 .
[9] 宋 玲 ,刘奉银 ,李 宁 . 旋压入土式静力触探机制研究[J]. , 2011, 32(S1): 787 -0792 .
[10] 金解放 ,李夕兵 ,殷志强 ,邹 洋. 循环冲击下波阻抗定义岩石损伤变量的研究[J]. , 2011, 32(5): 1385 -1393 .