动力及湿化作用下粗粒土路堤填料的力学性能

为研究粗粒土路堤填料在动力湿化作用下的力学性能,结合动、静三轴试验探讨不同动力和湿化条件下粗粒土试件的轴向永久变形特性,分析不同动偏应力σ_(d)、含水率ω及荷载频率f影响下粗粒土路堤填料的力学和变形特性。试验结果表明:粗粒土路堤填料的轴向永久变形随着动偏应力σ_(d)、土体含水率ω、荷载频率f的增加而增大,但轴向永久变形主要发生在动力加载前期,当加载次数达到1000次时,各试件的轴向永久变形达到总变形的83%以上,之后轴向永久变形趋于稳定;粗粒土路堤填料试件在静三轴压缩试验中的应力应变关系表现出明显的非线性,动偏应力σ_(d)、土体含水率ω、荷载频率f越高,试件在静三轴试验中达到同一轴向应变所对应的偏应力越低;在不同动力及湿化条件下,粗粒土路堤填料试件的黏聚力c和内摩擦角ϕ均随动偏应力σ_(d)、含水率ω、荷载频率f的增加而降低,而其体应变ε_(v)则相反。

基于路堤粗粒土填料力学特性的改进邓肯-张模型

为研究动力及含水率变化对路堤粗粒土填料力学特性的影响,制作了不同含水率w的路堤粗粒土填料试样,先对其施加一定荷载频率f的动应力,再进行静三轴压缩试验,分析不同试样静偏应力σ_(0)-应变ε_(1)曲线变化规律,之后结合Janbu公式探讨动偏应力σ_(d)、w及f与参数n、K的联系,建立初始变形模量E_(i)、极限偏应力(σ_(0))ult与各控制变量的拟合公式,提出考虑动力及含水率影响的路堤粗粒土填料改进邓肯-张模型,最后开展验证试验,对比分析该改进模型的有效性。研究结果表明:三轴试验中粗粒土试样在ε_(1)>0.5%时由弹性变形进入塑性变形阶段,不同控制因素下的σ_(0)-ε_(1)曲线在0.5%<ε_(1)<2.0%范围内出现明显差异,切线变形模量E_(t)在该范围内迅速降低,降低幅度达到58%~76%;当ε_(1)>2%时E_(t)变化逐渐减缓并趋于稳定,试样在静力加载过程中表现为应变硬化;试样发生相同轴向应变时的偏应力与含水率、动偏应力及荷载频率呈负相关,粗粒土试样的初始变形模量与第三主应力σ_(3)有关,lg(E_(i)/P_(a))与lg(σ_(3)/P_(a))之间存在良好的线性关系;Janbu公式中参数n与各控制因素不敏感,不同控制因素下n值稳定在0.78~0.80,σ_(d)、w和f与参数K之间存在非线性关系,σ_(d)、w的增加会导致参数K减小,而f则相反,E_(i)和(σ_(0))_(ult)可分别与各控制因素σ_(d)、f和w建立幂函数关系;验证试验表明,提出的改进邓肯-张模型能够有效对不同σ_(d)、f和w条件下的路堤粗粒土填料σ_(0)-ε_(1)曲线进行预测。