第31卷第1期1996年2月西南交通大学学报JOURNALOFSOUTH叭任污TJIAOTONGUNIVERSITYVbl。31n出.Nb。11996重复加载下路基填土的临界动应力和永久变形初探蔡英曹新文(西南交通大学铁道及道路工程系成都610031)【摘要】【关键词】【分类号1本文针对路基填土在列车荷载重复作用下产生永久变形的间题,利用动三轴试验,研究了重复加载条件下,土体的临界动应力和永久应变随加载次数、加载频率和周围压力变化的规律,对高速铁路和重载铁路路基设计有重要的参考价值。路基,临界动应力;永久应变;重复加载】,U411.8在列车荷载重复作用下,粘性土填筑的路基要产生不可恢复的永久变形,永久变形随列车荷载的重复作用而累积增加,过大的永久变形是影响高速铁路和重载铁路安全平稳运行的不利因素,高速铁路和重载铁路对路基永久变形有严格的限制,因此,研究控制路基永久变形的措施是十分重要的。路基填土的永久变形是否随重复加载次数而稳定取决于路基填土的临界动应力与列车荷载产生的路基动应力。路基填土的临界动应力不仅与填土本身的物理力学性质(如含水量、容重、颗粒级配等)有关,而且还与列车重复荷载的特征有关,例如列车荷载的重复次数、荷载频率和荷载幅值等l1[,因此,研究控制永久变形的措施,首先应研究列车荷载对填土永久变形的影响规律。本文利用动三轴试验,研究荷载频率、荷载大小及围压对路基填土的临界动应力和永久变形的影响。1动三轴试验简介试验采用国产sD一780型和日本产DTC一306型两种动三轴仪。SD一780型动三轴为电磁式加载,用它进行了无侧限试验和疲劳试验,研究加载频率对土体的临界动应力和变形的影响。DTC一306型动三轴仪为液压伺服加载,用它进行不同围压试验。试验选用成都粘土作为试验用土,试样的含水量为天然含水量(25.6%)。干容重为1.529c/m3,试样误差满足土工试验规范的要求。2试验结果及分析2.1永久应变的线型分析和临界动应力本文于1995年3月31日收到。西南交通大学学报第31卷图1是无侧限条件下、加载频率为SzH时,永久应变与重复加载次数的关系曲线,根据曲线特点,可分为三类即衰减型、破坏型和临界型。有侧限情况,永久应变与重复次数的关系具有相同特点(图2)。力。载次数/109、产/力。载次数/109、卖轰蓦二二产艾菜之马=12kpa盆二忿多共.....从27扮.号之匕一一一一竺竺竺二二人一乍吞司卜图1永久应变与加载次数关系曲线图2永久应变与加载次数关系曲线(f一IOzH无侧限)(j一2比,丙~IO0kF恤)图1中曲线1、2、3、J、5为衰减型曲线,其特点是:加载初期,应变增加较快.随加载次数增加。由于相对较小的动应力水平作用,试样逐渐压密,应变增量逐渐减小;当加载到一定次数后,试样密度达到一定程度,能够抵抗外荷载的作用,试样只产生弹性应变,永久应变基本趋于稳定。衰减型曲线可用下式描述阅:=a(l+声logN)(1)式中,a、声是与动应力水平和土的性质有关的参数,N为加载次数。破坏曲线如图1中曲线9、10、11、12。特点是:试样的永久应变随加载次数非线性增加,一定的加载次数后,由于重复加载导致试样的结构破坏,试样强度降低,变形增量迅速增加,直到破坏。破坏型曲线近似符合下式!~AN`(2)式中,A和b的数值取决于动应力水平和土的性质,N为加载次数。试验结果表明,破坏型曲线的破坏应变勺几乎不受动应力的影响,是一个相对稳定的数值(约为9%)。因此,可用不同动应力水平下的稳定应变!与e,之比来表示永久应变的相对大小。介于衰减型与破坏型之间的曲线为临界型(图1中曲线6、7、8),其特点是:应变有时变化较大,有时变化较小,处于波动状态,表明土休处于稳定与破坏的临界状态,是区分变形稳定与破坏的界限。这类曲线所对应的动应力定义为“临界动应力”`,它是衰减型和破坏型的动应力分界点,也可以作为土休动强度指标。将土休受到的动应力与土体的临界动应力之比定义为动应力水平。理论上讲,在相同加载频率和周围压力下,土的临界动应力是一个固定的值,但对第1期蔡英等:重复加载下路基填土的临界动应力和永久变形初探于室内试验,`在某一个范围内变化,本组试验的`=5一60kPa。么2加载频率的影响加载频率反映列车的速度,为了探讨加载频率对土体永久应变的影响规律,在无侧限条件下进行了加载频率分别为ZHz、SHz、1OHz、1S...
