轨道交通振动下南京片状细砂的有效应力路径及破坏模式

以南京片状结构细砂为研究对象,采用英国WFI动静多功能三轴仪,研究了饱和南京片状结构细砂在列车振动荷载作用下静偏应力水平、循环应力比对其动力特性的影响;把振动孔压的发展与应力路径相联系,分析了循环荷载作用下不同阶段南京片状结构细砂所处的初始压密状态、压缩状态和膨胀状态的发生和发展过程;同时,根据静偏应力与循环偏应力的大小,视有无偏应力反向,南京片状结构细砂的破坏模式可分为循环活动性和塑性应变累积破坏,并对其循环活动性的机制进行了初步探讨。

循环荷载作用下南京片状细砂的不排水动力性态

以南京片状细砂为研究对象,采用英国WFI动静多功能三轴仪,研究饱和南京片状细砂在循环荷载作用下静偏应力水平、循环应力水平对其不排水动力特性的影响。把振动孔压的发展与应力路径相联系,分析了循环荷载作用下不同阶段南京片状细砂所处的初始压密状态、压缩状态和膨胀状态的发生和发展过程;根据静偏应力与循环偏应力的大小,视有无偏应力反向,将南京片状细砂的破坏模式可分为循环活动性和塑性应变累积破坏;同时,针对振动孔压上升使得南京片状细砂出现动剪切模量软化现象,研究了每一次循环过程中滞回曲线的卸载段及再加载段的割线动剪切模量Gsec和最大割线模量Gmax的变化规律,发现Gsec和Gsec/Gmax与循环应变εs之间的关系可用指数函数描述。

南京片状细砂不排水循环三轴试验的数值仿真

基于软件ABAQUS的二次开发平台,引入Byrne修正的Martin和Finn孔压应变模型,并与土体动力黏塑性记忆型嵌套面模型相结合,通过编制Fortran子程序,嵌入到软件ABAQUS中,实现了软件ABAQUS的有效应力算法,对南京片状细砂土的不排水循环三轴试验进行三维数值仿真。通过与循环三轴试验结果的比较,发现数值模拟结果基本上能再现南京片状细砂的不排水循环特性,如不排水循环三轴试验的动应力?应变关系、应变累积、应变软化等;且数值仿真结果较好地反映了试验结果的振动孔压发展特征。研究的意义在于理想三维数值模拟试验能够突破常规的室内土工试验能力及其局限性,这为今后饱和砂土不排水循环特性的宏、细观机理的进一步研究奠定了基础。