砂性土路基应力-应变分析

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制 样 的 干 密 度 分 别 为 1 0/m, 1 3 /m ,频 率 . gc 和 . gc 5 7 3 , 动 应 力 为 2 k a 分 别 在 2 k a 5 k a Hz 5P , 5P 、 0P 、 1 0 P 、10 P 四种 围压下 进行 试 验 ,试 验 结果 如 0ka 5ka
参考
关 键词 :砂 土 ;三 轴试 验 ;应 力一 变 ;动模 量 应
中 图分 类 号 :U 1 46
文 献标 识 码 :A
文章 编 号 :1 0 — 7 6 2 1 ) 8 叭 1 — 2 0 2 4 8 (0 0O 一 4 0
DOI 1. 6/i n10 — 7 6 000 .1 : 03 9 .s. 2 4 8 . 1.8 3 8 js 0 2 0
5 0 1O O lO 5
2 5 5 0 10 O lO 5 5 O 5 O 5 0 5 O 5 O 5 0 5 0 5 0 5 0
3 3 3
3 3 3 3 2 2 2 3 3 3 5 5 5
动力强 度特征 主要反 映在动荷 载作用 下 的速率 效应 和循环效 应两 个方面 ,由于动荷作 用 的速率与 循环
砂 土取 自滹沱河 ,其 中砂土 的技术 指标如表 1 所示
表 1 砂 土 物 理性 质 指 标
序 号 天 然 含水 然 密 度 颗 粒 天 不 同 孔 径 的筛 孔 通 过 率 ( ) %
在 华北有 许多砂 土地 区 ,砂 土路基 的施工 质量
所 用填料 的物理 性质试 验及分 类 以及击实 试验

将直接 影响 到路基 的整体强 度 ,所 以科 学 、经济合
按 照 交 通 部 《 路 土 工 试 验 规 程 》 J J0 1 9 ) 公 (T 5 — 3 进

理的施工1艺是保证路基施工质量的关键 。本文通 =
动 弹模 量 的大小 影响并 不 明显 ,但是 ,动 应 力 的变
化 对动 弹模量 影 响显 著 ,基本呈 线性 增加 :
c 通 过对 干 密 度 为 1 3/m 、动 应力 为 2 k a ) .g 7 c 5P
与 频率 为3 z H 的一 组试 验 数据 的分 析 可知 ,随 着 围 压 的 增 加 ,动 弹模 量 也 增 加 :在 围压 相 同 的条 件 下 ,动 弹模量 随周 期而 稍有 起伏 波动 ,但 均值 趋 于
量 ( ) (/m ) 比重 G > . > .5 m O0 5 m % P gc 05 mm 02 m > .7 r a


作 用次数 不 同 ,动力 强度也不 同。影 响 土动力 强度
的主要 因素有 :土质 条件 、起 始应 力条件 、动 荷条 件 等 。其 中交通 荷载不 是一般 的静载 ,它 是循 环荷
2 5 2 5 2 5
2 5 2 5 2 5 2 5 l 0 25 40 1 0 2 5 4 0 1 O 2 5 40
土 的 动模量 是反 映土 体在 受到 动荷 载作 用下 的 应力 一 变关 系 ,它 是 一个 重 要 的 力学 指 标 ,其 定 应 义为 动应 力 与 动变 形 之 比,即 : = 。 细砂
I4 dfe e bwe sd sla omnsl r i it ss gd fe Ic ri er 1 I irc e e a y o n c o o a nce a u re ir t a pvere f n s t n n i d m i e dad b a l . n od f一 1 e l
动 荷 载作 用 下土 的应 力一 变 关 系是 表 征 土 动 应
力 学特性 的基 本关 系 ,也是 分析 土体 动力失 稳 过程

系列特 性 的重要 基础 ,通 常采用 动 三轴试 验来 确
定 。土 的 干 密 度 、含 水 量 和 施 加 的静 固结 应 力 不 变 ,分级 施加 轴 向周期循 环 荷载 ,可得 到周 期 加荷
样 的变形 包括 弹性 变形 ( 回弹变形 ) 残余 变形 .残 和
余 变形卸 载后 不可 恢 复 ,随加载 次数 而 累积 ,累积
应 变 与加 载 次 数 的拟 合 关 系式 为 :e= lN+ .式 da n b 中 : 为 累积 应 变 ;Ⅳ为加 载 次 数 ;a 为试 验 系 、b
动应变( ) %
2 细 砂 动 臆 力 一应 变 关 系
33 土 样 动三 轴 试 验 共进 行 了 1 组 ,试 验 条 件 如 . 7
表2 所示 ,试 样 含水 量 1 . 20 %是 最 佳 含 水 量 ,选 择
2 k a 0 P 、 10 P 、1 0 P 共 四种 围压 进 行 试 5 P 、5 k a 0 k a 5 k a
行。
3 细砂土 的动应 力一 应变特 性与分 析 土 的动 应 力 强 度 是 指在 一 定 的动 荷 作 用 次 数 下 .产 生某一种 破坏 应变所需 动应力 的 大小 ,土 的
某 高速公路 处于滹 沱河 流域二 级阶地 ,地基 土 质 主要 以粉质粘 土 、粉 土为 主 ,5 9 m~ m以下存 在细 砂 土层 ,路基包 边土来 源于 滹沱河 林场 ,路基 内部
l Ia — 0 一罔5 -fk 一 P 】 ( X I
l 一 隔 5 k —★ 0 I
I —一 … 』 2 k a ( 15P

12 .
l 4
32 本 次试 验 中动荷 载 采用 正 弦 波形 ,取 值选 择 .
为 1 k a 5 P 以 及4 k a 0 P 、2 k a 0P
4 细 砂动 应变 及动模 量 特性分 析
4 1 细 砂 动 应 变 特 性 及 其 分 析 .
由试验 可知 :
a 无论 松砂 或 密砂 ( ) 最佳 状态 ) ,在动 应 力相 同 的条件 下 ,随着 围压 的增 大 .其 动 弹模均 呈增 长趋
势 :密 度小 的粉 细砂 随着 围压 的增 大 ,动弹 模量增 长 明显 ,密度 大 的粉 细砂 随着 围压 的增大 ,动弹模 量 逐渐 减小 ; b 动荷 载 频率 在 2 z 5 之 间 变化 时 ,频 率对 ) H ~ Hz
2 5
频 率
( ) Hz

着 围压 的增大 ,动 应力强 度增 大 ,同 时动应 变 值也
在增 加 ;而在 恒定 动应 力循 环作用 下 ,随着 围压 的 增大 ,动应 变却 是减 小 的
42 细 砂 的 动 模 量 分 析 .
2 3 4
5 6 7 8 9 l 0 1 l l 2 l 3 1 4 1 5 1 6 l 7

Abta t T e y a i h rc r t s f a d si r s de ss m t a y n h b s te sr c: h d n m c aat i i o sn y 0 ae t i c e sc l u d yt ai l .O te ai h e cl s
l . 2O l 0 2. 1 0 2.
1 . 2O l . 2O 1 O 2. l 0 2. 1 O 2. 1 0 2. l O 2. l 0 2. 1 O 2. l 0 2. l 0 2. l . 20 1 O 2.
15 .0 15 .0 15 _O
17 .3 17 .3 17 .3 17 .3 16 .2 16 .2 16 .2 16 .2 16 .2 16 .2 16 .2 16 .2 16 .2
载 .在其 反复作 用下 ,路基 土体可 能因强 度不 足而
5. 6
l . 27
16 .3
17 .1
2.5 66
26 .98
3 . 86
3 . 27
6 . 67
6 . 44
96 3 .
9 9 4.
产 生 诸 如 翻 泥 冒浆 、侧 向挤 出 和 不 均匀 沉 陷等 现
31 交通 荷 载频 率 主要 依 据 汽车 荷 载 对路 面 的 振 . 动频率 来确 定 ,振动 频率 与行 车速度 、路 面 平整 度
及 汽 车的减 振 系统等 因素有 关 ,一般 认 为 ,荷 载 频 率 为 5 H 时 ,大 致 相 当 于 汽 车 行 驶 速 度 7 k / , . z 0 0 m h 基 本 上 符 合 中 国高 等 级 公 路 上 汽 车 行 驶 速 度 的 范
砂性土路基
力一 应变分析
李 升 东
( 北省 交 通 规 划 设计 院 ,河 北 石 家庄 0 0 4 ) 河 5 0 3
摘 要 :通过 对 砂 土 的 动 力特 性进 行 比较 系统 的研 究 ,指 出砂 土 作 为路 基 填 料 与 一般 土 质 的 区 别 ,可 为砂 土路 基 施 工提 供
e e o s n y o l u g a e o sr c in. ne f r a d s i s b r d c n tu to
Ke wo d : s n y o l t a i l e t te s sr i d n mi mo u u y r s a d s i; r xa ts ;sr s — tan; y a c i d ls
验 ,固结 应力 系数K=l c 。
表2 试 验 条件 与分 组
试验 组 号 含水 量
( 1 %
l l . 2O
数 ,与试 验条件 有 关 ;b 在 动应力 强度 试验 中 ,随 )
动应 力
(P ) k a
2 5
干 密 度
( m c )
15 .O
围 压
(P) k a
象 .因此 .研究 其在循 环荷载 作用下 的动 力强 度特 性 非常重 要 。 试验 的具体过 程及其 处理 方案如 下 。

9. 3
16 .9
26 7 .7
3 _ 58
6 _ 93
9 4 5.
注 :土样 定 名 为 级 配不 良 的粉 土 质 砂
2 试 验 条 件 和 方 法
表3 示 所
表3 动模 量 与 围压 的关 系表
围 压 (P ) k a 2 5 5 0 10 0 10 5
干 密 度
( m c )
Байду номын сангаас
1 . 5
1 3 . 7
7 0
6 7
9 3
l8 O
10 2
10 4
10 4
18 4
34 本次 试验 采 用北 京 新技 术 应 用 研究 所 研 制 的 . D S 7 微 机控 制 电磁式 振动 三轴 仪 。 D 一0
过对砂 土进行 较为 系统 的室 内试验 研究 ,取得 有参 考价值 的研究成 果 ,可为 高速公路 砂土路 基设 计与
施 工提供 必要 的依据 。
1 工 程 简 介
行;在填料的力学性质试验中,动应力强度等试验
项 目按 照 国家 标准 《 土工试验 规程 } G J1 3 9 ) ( B 2 — 9 执

3 0 o


2 0 5

●— 一
2O 0
。 l 0 0 5 0 0
.一

围 。因此 ,试 验时 ,动 荷载 的加 载频 率 选择 20 z .H 、
30 和 50 。 .Hz .Hz
/r- .J ● 、 r H
02 04 . 06 . 08 l
S n y o l u g a e t e s sr i An l ss a d S i S b r d S r s - t a n a y i

L S e g o g I h n -d n
( e e Poica o m nct n ln i n ei ntue h i ha g 0 0 4 ,C ia H bi rv i C m u iao Pann ad D s n Istt,S ia un 50 3 hn ) n l i g g i jz
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