压实全风化红层泥岩填料力学特性及其影响因素

将全风化红层泥岩压实后用作高速铁路路基填料可以有效缓解西南地区优质填料缺乏的现状,但前期变形路径对压实全风化红层泥岩填料力学特性的影响规律尚不明确。为此,采用一维膨胀试验、直剪试验及压汞试验,研究前期变形路径对压实全风化红层泥岩填料力学特性的影响规律,并揭示其影响机理。结果表明:压实全风化红层泥岩填料在浸水后的膨胀变形可分为初次膨胀、二次膨胀及变形稳定3个阶段,初始干密度越大、初始含水率越低、竖向荷载越小,膨胀率和二次变形系数越大;初始状态相同时,膨胀-固结路径下压实全风化红层泥岩填料的膨胀率和膨胀力大于固结-膨胀路径下的;前期变形路径对抗剪强度的影响较小,但固结-膨胀路径下填料应力-位移曲线由软化向硬化的过渡较膨胀-固结路径表现出明显的滞后性;固结-膨胀路径下压实全风化红层泥岩填料特征孔径比膨胀-固结路径下的分布密度更低、数量更少。

压实红层泥岩填料强度与刚度软化和衰减特性研究

全风化红层泥岩作为基床以下的路基本体填料的适用性已被证实,但路基结构若能全部采用全风化红层泥岩填料填筑将对西南地区的高速铁路建设具有重大意义。为研究全风化红层泥岩作为路基基床浅层填料的适用性,对不同含水率和干密度的全风化红层泥岩进行低围压(5 kPa)三轴不固结不排水(UU)剪切实验,明确干密度和含水率对全风化红层泥岩填料强度的影响,揭示低围压下全风化红层泥岩填料的力学特性。根据全风化红层泥岩填料刚度衰减特性建立考虑含水率和干密度的刚度衰减双曲线模型,分析含水率和干密度与模型指标之间的关联性。研究结果表明:低围压下全风化红层泥岩填料达到峰值强度后强度显著衰减,应力-应变关系曲线呈现明显的强软化型,峰值应力受含水率和干密度影响较大。在最优含水率下全风化红层泥岩填料压实度达到K95时强度满足高速铁路路基基床填料要求,但遇水后强度和刚度均出现了明显的软化现象,将其作为基床浅层填料时必须做好防水措施。低围压下全风化红层泥岩填料刚度先后经历了缓慢减小、迅速下降和基本维持不变3个阶段,含水率和干密度只影响填料的初始刚度和刚度衰减速率,而对填料的残余刚度影响较小。研究结果可为高速铁路全风化红层泥岩基床填料设计提供相关参考依据。