不同含水状态级配碎石临界动应力及变形规律研究

为评估含水率变化对高速铁路无砟轨道基床表层级配碎石动力性能的影响,本文针对最优含水率和饱和含水率两种状态下级配碎石循环动力性能开展室内大型动三轴试验研究,分析级配碎石的临界动应力和累积变形特性。研究表明:累积变形与荷载作用次数、含水率关系密切,荷载作用次数超过10 000次后,含水率的影响逐渐显现,荷载作用次数达到20 000次时,饱和含水率的累积变形相对最优含水率增大70%;不同含水率级配碎石的衰减型和破坏型累积变形曲线可分别用Stewart模型和Monismith模型预测;级配碎石临界动应力随含水率增大而减小,随围压的增大线性增大,饱和含水状态对应的临界动应力较最优含水状态平均小13%。

不同含水状态下基床级配碎石填料变形特性研究

基床级配碎石在外界雨水侵入时含水状态发生改变对其变形特性不利,从而影响行车安全,但目前研究含水率对基床级配碎石变形特性的成果甚少,为进一步揭示不同含水状态下基床级配碎石的变形特性,对不同含水率的级配碎石试样开展了多组大型静动三轴试验。首先,通过静三轴试验探讨了含水率对级配碎石应力-应变关系和强度特性的影响;然后,基于动三轴试验,重点研究了含水率、动应力水平对累积应变随荷载作用次数发展规律的影响;在此基础上,建立了综合考虑含水率、荷载作用次数、动应力水平相互耦合作用的累积应变预测模型。基于含水率为5.0%和7.3%的累积应变试验结果,确定了模型中的待定参数,通过含水率为8.6%的试验结果验证了其正确性和合理性,此模型不仅克服了不同动应力水平下累积应变计算模型的分散性,而且能够直观地体现出含水率对累积应变的影响。

P波在饱和粗颗粒夹层界面上的反射和透射

为研究应力波在埋入式桩板路基饱和粗颗粒夹层结构界面的反射和透射效应,以平面P波为例,结合埋入式桩板路基的结构特点,基于Biot饱和多孔介质波动理论和弹性波动理论,建立了考虑饱和粗颗粒夹层反射波叠加影响的弹性介质-饱和粗颗粒夹层-弹性介质界面效应模型;采用引入势函数的方法推导了应力波在饱和粗颗粒夹层交界面上的反射和透射系数;通过数值算例研究了不同因素对反射和透射系数的影响规律.研究结果表明:夹层厚度、孔隙率、剪切模量改变了能量在交界面上的分配关系,且表现出周期性谐振特性,孔隙率由0.2变化到0.4时,反射系数增大了约25%;剪切波的传播引起反射系数在剪切波谐振频率处震荡且受阻尼作用,渗透率及透水条件对粗颗粒夹层的反射系数影响明显.