干湿循环作用下路基土体动力特性及细观损伤演化
发布时间：2021-06-29 04:56
随着我国重载高速铁路的快速发展,铁路路基在长期使用过程中基础结构维护日益引起重视。铁路路基作为承载上部荷载的重要结构,在干湿循环和列车荷载的共同作用下,其性能会发生较大变化,因而备受关注。为此,本文首先研究了干湿循环作用对路基土体变形的影响。然后通过动三轴试验,对不同干湿循环次数、循环幅度作用下试样累计塑性应变、动弹性模量、动应力-动应变等动力特性发展规律进行了研究。基于试验数据建立了考虑干湿循环效应的土体累计塑性应变预估模型,并对104次循环荷载后土体累计塑性应变进行了探讨。在干湿循环-动荷载前后对试样分别进行了电阻率测试、CT扫描,分析了试样的电阻率变化规律,通过CT图像二值化、灰度统计和三维重建分析,研究了干湿循环-动荷载作用下试样的细观损伤演化规律。本文主要结论如下:（1）相同干湿循环幅度下,试样的尺寸变化随着干湿循环次数增长趋于稳定;相同干湿循环次数下,试样的尺寸变化随着干湿循环幅度增长而越明显。干湿循环对试样体积的影响非常小。试样在经历6次干湿循环后,在达到平衡含水率（EMC）时,体积最大增长1.06%。（2）干湿循环-动荷载过程中,试样变形主要发生在...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
湖北工业大学硕士学位论文8图2.1击实曲线2.3干湿循环试验方法与方案2.3.1加湿方法干湿循环是本研究最重要的环节之一，主要通过控制含水率，模拟自然条件下路基土体的含水率变化。在实际施工过程中，为保证路基夯实质量，通常最在最优含水率条件先下进行填筑压实，经过一段时间自然环境下作用后，路基土体稳定后的含水率称为“平衡含水率”（equilibriummoisturecontent,EMC）。在自然条件下，路基土体的含水率会围绕平衡含水率周期性波动或者非周期性波动[35]。蒋红光[36]研究了黄泛平原冲积黏性土路基，发现其平衡含水率较最优含水率增加了4%～8%。阙云[37]对多雨地区的路基进行了为期一年的湿度监测，发现路基体积含水率变化最大达到了25%，换算为质量含水率为14%。刘小平[38]研究表明降雨作用下的路基土含水量变化可达15%，路基渗流深度可到1m。Kodikara[39]等利用中子监测设备进行两年实地监测，分析得出路基土体体积含水率与中子计数的关系。Quintus[40]对正在使用的道路路基进行现场调查统计，发现平衡含水率略高于最优含水率，最大不超过7%。本试验试样初始含水率为16%，根据上述文献，设置平衡含水率为17%，循环幅度分别为EMC±1%、EMC±3%、EMC±5%。曾宇乐[41]研究了某路基压实红黏土在干湿循环作用下的力学性质和变形特征，随着干湿循环次数增加，试样湿化和干燥产生的变形都呈现减小趋势，4次循
湖北工业大学硕士学位论文10图2.2干湿循环加湿器试验全部采用重塑土样，试样制备过程如下：（1）将风干后的土样碾碎后过0.5mm的筛，并将筛下的土放置在不透水的瓷盘内，计算所需的加水量，加纯水配制成最优含水率（16%）的所需土料，将配制好的土料放在干燥器中养护24h后开始制样。（2）养护24h后的土料按照试样干密度为1.827ɡ/cm3计算每个试样所需质量，将计算每个试样所需质量的土料放进不锈钢材质的空心圆柱体内，利用千斤顶进行压实制成直径38mm、高76mm、含水率16%、压实度0.93的试样，最后将制作好的试样用保鲜膜严密包裹后放在干燥器中养护24h。干湿循环试验过程如下：（1）将养护好后的试样（含水率16%）放入自制的加湿箱内，调节好加湿器加湿档位，加湿至平衡含水率状态（含水率17%），用保鲜膜包裹养护24h后测其质量、尺寸。（2）在一个循环周期内，对处于平衡含水率下的试样先加湿至最大含水率，然后干燥至最小含水率状态，最后加湿至平衡含水率完成一次干湿循环。试样在平衡含水率、最大含水率和最小含水率时，养护24h后应测其质量、尺寸，每次测量电阻率时应同时测室内温度以减小温度对试验的影响。（3）干湿循环过后，试样进行养护，准备开始动荷载试验。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浩吉铁路对国家能源集团煤炭运输影响的探讨[J]. 左海路,张文山. 铁道货运. 2020(01)
[2]原状膨胀土干湿循环下裂隙发展规律试验研究[J]. 赵东生,杨军生,朱磊,赵梦怡. 四川建筑. 2019(05)
[3]水泥-粉煤灰固化/稳定重金属污染土的电阻率特性试验研究[J]. 查甫生,刘晶晶,许龙,邓永锋,杨成斌,储诚富. 岩土力学. 2019(12)
[4]基于高精度μCT扫描的重塑黄土试样均匀性分析[J]. 孟杰,李喜安,赵兴考,刘锦阳,王锦霞. 长江科学院院报. 2019(08)
[5]南宁地铁区域饱和圆砾土大型动三轴试验研究[J]. 马少坤,王博,刘莹,邵羽,王洪刚,王艳丽. 岩土工程学报. 2019(01)
[6]模拟干湿循环及含低围压条件的膨胀土三轴试验[J]. 肖杰,杨和平,林京松,陈冠一,常锦,倪啸. 中国公路学报. 2019(01)
[7]干湿循环和荷载作用下粗粒土动力特性试验研究[J]. 刘森峙,何忠明,杨煜,张微东,罗嵩昊. 公路与汽运. 2018(06)
[8]多次干湿循环对红土裂隙性和力学特性影响[J]. 李焱,汤红英,邹晨阳. 南昌大学学报(工科版). 2018(03)
[9]考虑路基平衡湿度状态的黄泛区中高液限黏土抗剪强度研究[J]. 蒋红光,曹让,马晓燕,赵庆,姚占勇,朱世超,陈鲁川. 岩石力学与工程学报. 2018(12)
[10]土体电阻率与导热系数的相关性实验研究[J]. 刘子文,张丹,程健. 高校地质学报. 2018(02)
硕士论文
[1]干湿循环作用下非饱和路基土电阻率及力学特性试验研究[D]. 彭凯.湖北工业大学 2019
[2]干湿循环对石灰处治膨胀土动力特性影响试验研究[D]. 莫文瑜.广西大学 2015
[3]铁路重载运输安全投入经济性分析[D]. 张娟.西南交通大学 2011
本文编号：3255778
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
湖北工业大学硕士学位论文8图2.1击实曲线2.3干湿循环试验方法与方案2.3.1加湿方法干湿循环是本研究最重要的环节之一，主要通过控制含水率，模拟自然条件下路基土体的含水率变化。在实际施工过程中，为保证路基夯实质量，通常最在最优含水率条件先下进行填筑压实，经过一段时间自然环境下作用后，路基土体稳定后的含水率称为“平衡含水率”（equilibriummoisturecontent,EMC）。在自然条件下，路基土体的含水率会围绕平衡含水率周期性波动或者非周期性波动[35]。蒋红光[36]研究了黄泛平原冲积黏性土路基，发现其平衡含水率较最优含水率增加了4%～8%。阙云[37]对多雨地区的路基进行了为期一年的湿度监测，发现路基体积含水率变化最大达到了25%，换算为质量含水率为14%。刘小平[38]研究表明降雨作用下的路基土含水量变化可达15%，路基渗流深度可到1m。Kodikara[39]等利用中子监测设备进行两年实地监测，分析得出路基土体体积含水率与中子计数的关系。Quintus[40]对正在使用的道路路基进行现场调查统计，发现平衡含水率略高于最优含水率，最大不超过7%。本试验试样初始含水率为16%，根据上述文献，设置平衡含水率为17%，循环幅度分别为EMC±1%、EMC±3%、EMC±5%。曾宇乐[41]研究了某路基压实红黏土在干湿循环作用下的力学性质和变形特征，随着干湿循环次数增加，试样湿化和干燥产生的变形都呈现减小趋势，4次循
湖北工业大学硕士学位论文10图2.2干湿循环加湿器试验全部采用重塑土样，试样制备过程如下：（1）将风干后的土样碾碎后过0.5mm的筛，并将筛下的土放置在不透水的瓷盘内，计算所需的加水量，加纯水配制成最优含水率（16%）的所需土料，将配制好的土料放在干燥器中养护24h后开始制样。（2）养护24h后的土料按照试样干密度为1.827ɡ/cm3计算每个试样所需质量，将计算每个试样所需质量的土料放进不锈钢材质的空心圆柱体内，利用千斤顶进行压实制成直径38mm、高76mm、含水率16%、压实度0.93的试样，最后将制作好的试样用保鲜膜严密包裹后放在干燥器中养护24h。干湿循环试验过程如下：（1）将养护好后的试样（含水率16%）放入自制的加湿箱内，调节好加湿器加湿档位，加湿至平衡含水率状态（含水率17%），用保鲜膜包裹养护24h后测其质量、尺寸。（2）在一个循环周期内，对处于平衡含水率下的试样先加湿至最大含水率，然后干燥至最小含水率状态，最后加湿至平衡含水率完成一次干湿循环。试样在平衡含水率、最大含水率和最小含水率时，养护24h后应测其质量、尺寸，每次测量电阻率时应同时测室内温度以减小温度对试验的影响。（3）干湿循环过后，试样进行养护，准备开始动荷载试验。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浩吉铁路对国家能源集团煤炭运输影响的探讨[J]. 左海路,张文山. 铁道货运. 2020(01)
[2]原状膨胀土干湿循环下裂隙发展规律试验研究[J]. 赵东生,杨军生,朱磊,赵梦怡. 四川建筑. 2019(05)
[3]水泥-粉煤灰固化/稳定重金属污染土的电阻率特性试验研究[J]. 查甫生,刘晶晶,许龙,邓永锋,杨成斌,储诚富. 岩土力学. 2019(12)
[4]基于高精度μCT扫描的重塑黄土试样均匀性分析[J]. 孟杰,李喜安,赵兴考,刘锦阳,王锦霞. 长江科学院院报. 2019(08)
[5]南宁地铁区域饱和圆砾土大型动三轴试验研究[J]. 马少坤,王博,刘莹,邵羽,王洪刚,王艳丽. 岩土工程学报. 2019(01)
[6]模拟干湿循环及含低围压条件的膨胀土三轴试验[J]. 肖杰,杨和平,林京松,陈冠一,常锦,倪啸. 中国公路学报. 2019(01)
[7]干湿循环和荷载作用下粗粒土动力特性试验研究[J]. 刘森峙,何忠明,杨煜,张微东,罗嵩昊. 公路与汽运. 2018(06)
[8]多次干湿循环对红土裂隙性和力学特性影响[J]. 李焱,汤红英,邹晨阳. 南昌大学学报(工科版). 2018(03)
[9]考虑路基平衡湿度状态的黄泛区中高液限黏土抗剪强度研究[J]. 蒋红光,曹让,马晓燕,赵庆,姚占勇,朱世超,陈鲁川. 岩石力学与工程学报. 2018(12)
[10]土体电阻率与导热系数的相关性实验研究[J]. 刘子文,张丹,程健. 高校地质学报. 2018(02)
硕士论文
[1]干湿循环作用下非饱和路基土电阻率及力学特性试验研究[D]. 彭凯.湖北工业大学 2019
[2]干湿循环对石灰处治膨胀土动力特性影响试验研究[D]. 莫文瑜.广西大学 2015
[3]铁路重载运输安全投入经济性分析[D]. 张娟.西南交通大学 2011
本文编号：3255778
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