岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (S1): 221-233.doi: 10.16285/j.rsm.2022.1848

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

冻融粉质黏土的剪切波速与动态回弹模量及其转换关系

张锋1, 2，唐康为1，尹思琪1，冯德成1，陈志国2   

  1. 1. 哈尔滨工业大学 交通科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090； 2. 吉林省交通科学研究所 季节性冻土区公路建设与养护技术交通行业重点实验室（长春），吉林 长春 130102
  • 收稿日期:2022-11-25 接受日期:2023-03-23 出版日期:2023-11-16 发布日期:2023-11-17
  • 作者简介:张锋，男，1981年生，博士，教授，主要从事冻融土力学与寒区路基方面的教学和科研工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金联合基金（No. U22A20233）；国家自然科学基金面上项目（No. 42171128）

Shear wave velocity and dynamic resilient modulus of frozen and thawed silty clay and their conversion relationship

ZHANG Feng1, 2,  TANG Kang-wei1,  YIN Si-qi1,  FENG De-cheng1,  CHEN Zhi-guo2   

  1. 1. School of Transportation Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin, Heilongjiang 150090, China; 2. Key Laboratory of Transportation Industry for Highway Construction and Maintenance Technology in Seasonal Frozen Soil Regions, Jilin Provincial Transport Scientific Research Institute, Changchun, Jilin 130102, China
  • Received:2022-11-25 Accepted:2023-03-23 Online:2023-11-16 Published:2023-11-17
  • Supported by:
    This work was supported by the Joint Fund Project of National Natural Science Foundation of China (U22A20233) and the General Program of the National Natural Science Foundation of China (42171128).

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摘要： 动态回弹模量作为评定路基性能及进行路面设计的重要参数，受土体自身物理力学状态及外部环境的显著影响而复杂多变，亟需一种高效简便的针对性监测方法。以压实粉质黏土为研究对象，开展了不同含水率、压实度和冻融循环次数下粉质黏土动态回弹模量和剪切波速试验，获得了冻融黏土的动态回弹模量、剪切波速及两者之间的转换关系。结果表明：土体动态回弹模量和剪切波速均与其物理状态紧密相关，二者都随含水率和冻融循环的增加而急剧下降，随压实度的增加而有所提升；土体的动态回弹模量还受到应力状况的影响，随围压增大而增大，随循环偏应力增大而减小，应结合实际受力状况选取相应动态回弹模量代表值反映路基的性能；采用三参数复合模型回归确定了冻融粉质黏土动态回弹模量预估模型，并建立了冻融粉质黏土剪切波速预估模型；据此构建了冻融粉质黏土动态回弹模量与剪切波速的转换关系，为实现基于剪切波速确定路基土动态回弹模量提供了理论支持。

关键词: 动态回弹模量, 剪切波速, 粉质黏土, 冻融循环

Abstract: As an essential parameter for evaluating subgrade performance and pavement design, the dynamic resilient modulus is complex and changeable due to the significant influence of the physical and mechanical state and external environment. An efficient and straightforward monitoring method is urgently needed. In this paper, a series of dynamic resilient modulus tests and shear wave velocity tests were conducted on thawed silty clay under different degrees of compactness, moisture contents, and freeze-thaw cycles. Dynamic resilient modulus, shear wave velocity, and their conversion relationship of thawed silty clay were obtained. The results show that the dynamic resilient modulus and shear wave velocity of silty clay are closely related to its physical state. Both decrease sharply with the increase of moisture content and freeze-thaw cycles, and increase with the rise of compactness. The dynamic resilient modulus of silty clay is also affected by the stress condition, and it increases with the growth of confining pressure and decreases with the increase of cyclic deviator stress. A three-parameter composite model was used to predict dynamic resilient modulus of frozen and thawed silty clay, and a model for predicting shear wave velocity was also established. The conversion relationship between the dynamic resilient modulus and shear wave velocity was constructed, which could provide an effective way to determine the dynamic resilient modulus of subgrade soil based on shear wave velocity.

Key words: dynamic resilient modulus, shear wave velocity, silty clay, freeze-thaw cycles

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