岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (4): 1065-1077.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1210

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

间歇性循环荷载下路基细粒土填料永久 变形特性及预测模型

李亚峰1,聂如松1, 2,李元军3,冷伍明1, 2,阮波1   

  1. 1. 中南大学 土木工程学院,湖南 长沙 410075;2. 中南大学 重载铁路工程结构教育部重点实验室,湖南 长沙 410075; 3. 大秦铁路股份有限公司 科学技术研究所,山西 太原 030013
  • 收稿日期:2020-08-14 修回日期:2020-10-27 出版日期:2021-04-12 发布日期:2021-04-25
  • 通讯作者: 聂如松,男,1980年生,博士,副教授,主要从事铁路路基和桥梁桩基础方面的教学和科研工作。E-mail: nierusong97@csu.edu.cn E-mail: 174801019@csu.edu.cn
  • 作者简介:李亚峰,男,1992年生,博士研究生,主要从事铁路路基动力学领域的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 51878666,No. 51978672);中国铁路总公司系统性重大项目(No. P2018X011);中国铁路太原局集团有限公司科技研究开发计划项目(No. A2019G03);中南大学研究生创新项目(No. 2018zzts192)。

Cumulative plastic deformation of subgrade fine-grained soil under intermittent cyclic loading and its prediction model

LI Ya-feng1, NIE Ru-song1, 2, LI Yuan-jun3, LENG Wu-ming1, 2, RUAN Bo1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha, Hunan 410075, China; 2. Key Laboratory of Engineering Structures of Heavy Haul Railway of Ministry of Education, Central South University, Changsha, Hunan 410075, China; 3. Institute of Science and Technology, Daqin Railway Company Limited, Taiyuan, Shanxi 030013, China
  • Received:2020-08-14 Revised:2020-10-27 Online:2021-04-12 Published:2021-04-25
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51878666, 51978672), the Major Systematic Projects of China Railway Corporation (P2018X011), the Science and Technology Research and Development Project of China Railway Taiyuan Bureau Group Co., Ltd. (A2019G03) and the Innovation Project of Central South University (2018zzts192).

摘要: 实际列车运营条件下相邻列车间存在一定的时间间隔,因此,列车对路基的长期作用由列车通过时的振动加载和无列车通过时的荷载间歇组成,即间歇性循环荷载。为探究路基在列车间歇性动荷载作用下的变形特性,开展了连续加载与间歇加载(单级、多级加载)的动三轴试验,研究了间歇加载下累积塑性应变的发展规律,并提出了相应的累积塑性应变预测模型。研究结果表明,间歇加载提高了试样抵抗荷载的能力、降低了累积塑性变形的发展;间歇加载下试样的累积塑性应变曲线呈“阶段式”增长,不同于连续加载下累积塑性应变曲线“平顺型”发展的特点;基于时间硬化方法对双曲线模型进行改进,并对间歇加载(单级、多级加载)下稳定型和临界型试样的累积塑性应变进行预测,取得了良好的预测效果。研究结果对于深入分析实际列车荷载作用下路基土体的变形特性和沉降预测具有一定的指导意义。

关键词: 动三轴试验, 间歇性循环荷载, 累积塑性变形, 预测模型, 时间硬化方法

Abstract: There is a time interval between adjacent trains in the railway line in service, thus the long-term loading of trains on the subgrade is composed of the vibrational loading when the train is passing and the intermittent loading when train passed away, namely the intermittent cyclic loading. A series of dynamic triaxial tests with continuous loading and intermittent loading (single-stage and multi-stage) was conducted to study the deformation of subgrade under the intermittent cyclic loading of trains. The cumulative plastic strain under intermittent loading was studied, and the prediction models were proposed. Results show that the resistance of the sample to cyclic loading was improved and the cumulative plastic strain was reduced due to the loading intermittence. The cumulative plastic strain showed "phased growth" under intermittent loading instead of the "smooth growth" under the continuous loading. Finally, the hyperbolic model based on the time-hardening approach could better predict the cumulative plastic strain of the stable and critical samples under intermittent loading. The research can provide guidance for further understanding of the deformation characteristics and settlement prediction of railway subgrade.

Key words: dynamic triaxial test, intermittent cyclic loading, cumulative plastic deformation, prediction model, time-hardening approach

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