文摘
与基础设施建设的快速发展,一些地方不得不面对公路基础疾病的问题,特别是对高速公路建立在温暖在寒冷地区的冻土。为了分析围压和车辆荷载的影响,温暖的冻土,冻土的动三轴试验进行了提取Yakeshi城市高速公路。在加载频率6赫兹和测试温度−1.5°C,我们改变了围压和轴向应力幅值,分别,然后得到了偏量应力-应变曲线。试验结果表明,偏应力-应变曲线的形状与偏应力振幅。当 kPa和 kPa,滞后循环大约出现矩形和动态模量随加载时间增加的压缩效果。标本没有失败当测试停止,及其滞后回路是稳定的。当 kPa和 kPa,滞回圈变得平滑和出现椭圆形。测试停止加载后的轴向应变达到5%时1279次,和动态模量随加载时间增加而减小。当 kPa和 kPa,测试只是在154年停止th循环,滞后环面积线性随加载时间增加而降低。研究结论在本文中有大量的引用值公路设计、建设、经营建立在温暖的冻土。
1。介绍
在中国大规模基础设施建设,高速公路里程在很大程度上是在东北地区增加。寒冷的气候,路基在贫穷的条件,工作和季节性冻土和多年冻土的问题需要解决。永久冻土,特别是对温暖的冻土,累积塑性变形导致道路交通荷载作用下沉降就是显而易见的。
这项研究揭示了温暖的冻土循环载荷作用下的动态特性具有不同围压和动态应力幅值,它可以提供技术参考公路设计、建设、运营的未来建立在温暖的冻土。同样重要的是避免过度机械荷载引起的公路基础疾病。
温暖的冻土之间的冻土温度−1.5°C和0.0°C,所以它也被称为相变区冻土。温暖的冻土对温度变化很敏感,和它的力学性能比其他更复杂的永冻层(1]。
徐et al。2]研究冻土的动态应力-应变关系,提出了阻尼比之间的关系和实验温度、围压、含水量和振动频率。阻尼系数的主要影响因素实验温度、围压、频率。
赵et al。3)测试了冻土参数包括动态弹性模量和动态阻尼比,发现变异的法律冻结粉质粘土和细砂的动态力学参数是相同的。冻土的动态弹性模量随频率的增加。
动态三轴测试进行冻结粘土取样从中国青藏铁路在不同温度和围压(4]。冻土动态强度线性随对数周期数的增加而减小。
高et al。5]研究了动态特性的含冰冻土和温暖。动态模量下降随着动应变的增加,当围压大于0.5 MPa,而动态模量增加,然后降低随着动应变的增加围压时低于0.5 MPa。
冻土的动态模量是受围压的影响,频率、温度和含水量,阻尼比减小随着频率的增加和温度降低(6]。
冻粘土的动态特性研究了磁滞曲线,结果显示土壤刚度增加,粘度,程度的微观损伤,残余应变和能量耗散与降低温度和增加振动频率降低时,温度是−0.5°C到4°C和振动频率是1 - 10赫兹(7]。
冻结粉质粘土的动力强度特性研究了使用三轴循环测试时的压力变化在0.3 MPa和16 MPa和温度之间−4°C和−6°C。动态强度不仅取决于振动和围压的数量还在循环荷载引起的能量损失(8]。
雪et al。11,12)探讨了影响煤变形机制的气体压力,失败,和能量进化和趣味两相流模拟的数值分析方法。
温暖的冻土力学特性进行了研究,获得了许多重要的结论9,13- - - - - -21]。
其他一些学者[22- - - - - -30.]研究了温暖的永久冻土的力学性能不同的方法并获得了很多有用的结论来指导设计和施工。
Yakeshi城市位于西大Khingan山地中脊的内蒙古自治区的东北部,和参考地质信息揭示了在这一领域有广泛的温暖的冻土。为了研究冷冻路基在这一领域的动态属性,冰冻三轴测试进行了重塑土土壤。
2。测试仪器、标本和测试过程
2.1。测试仪器和标本
所有的测试进行了stx - 100动态三轴试验机由美国生殖芽细胞肿瘤公司,如图1。最大轴向压力是25 kN,最大频率是10 Hz,最大的液压缸行程长度50 mm,最大围压是2 MPa。测试人员连接到一个恒温的液体循环系统,冷却液循环泵保持恒定的温度。液体温度可以改变从−50°C到200°C在这个系统。
标本是由土壤提取remoduled公路路基Yakeshi市由2毫米筛过岩土屏幕。筛选土壤密度是1.74克/厘米³;然后,土壤是remoduled标本含水量为16.5%。标本38毫米的半径,而其高度为76毫米。
标本是安装在试验机的冰冻室,并保持在−1.5°C 12小时;然后,统一开始装载标本。
2.2。加载过程
循环荷载加载在冻土试样,封闭压力25 kPa, 20 kPa, 30个kPa,而相应的轴向压力25 kPa, 40 kPa,分别为42.5 kPa。首先,线性负载的轴向压力和围压,然后整合两个压力保持静止,然后加载循环荷载的标本。装运过程如图2。
2.3。测试参数
冰冻三轴试验参数如温度、频率、围压和动态循环应力幅值表中列出1。
根据GB / T 50269 - 2015 (31日停止测试,当试样轴向应变达到5%或轴向应变的循环数达到50000仍未达到5%。
3所示。结果与讨论
3.1。时的测试结果σ3= 25 kPa, |σ1- - - - - -σ3|马克斯= 75 kPa
的偏量stress-axial动态应变曲线如图3100年th-110年th,1000年th-1010年th,10000年th-10010年th,30000年th-30010年th,49990th-50000年th分别滞后环。滞后环的密度程度随加载时间增加,和滞后环中心逐渐向右移动,但最大轴向应变是只有0.46%不达到5%时停止测试。滞后循环稳定和标本在测试中没有失败。
(一)
(b)
(c)
标本的滞后循环出现矩形,标本有弹性和装卸过程中应变滞回特性。在初级阶段,动态负载逐渐增加和毛孔被压缩,因此,塑性变形增加。随着循环加载时间增加,塑性变形增量逐渐聚集,在测试标本保持稳定。
滞后环的面积在1000年获得的th,5000年th,10000年th,25000年th,5000th曲线,它随加载时间的增加而线性减小,如图4。
滞后环面积可以计算由以下方程: 在哪里N是加载时间,年代滞后环面积。方程的相关系数大于0.85 (1)。
根据(12),动态模量根据以下方程和计算图吗5。 在哪里动态轴向应力,是动态轴向应变。
动态阻尼系数由下列方程计算。 在哪里阴影区,的面积是在图5。
从1000年th,5000年th,10000年th,25000年th,50000th滞后环曲线,温暖的永冻层的动态模量和阻尼比进行了计算,结果列在表中2。
温暖的永冻层的动态属性基本稳定,当围压是25 kPa和轴向压力不超过75 kPa。随着加载时间,试样压缩是硬,其动态模量略有上升,而阻尼比略有下降。
3.2。时的测试结果σ3= 20 kPa, |σ1- - - - - -σ3|马克斯= 100 kPa
的偏量stress-axial动态应变曲线如图6400年th-410年th,800年th-810年th,1269th-1279年th分别滞后环。循环加载时间是1279时,轴向应变达到5%,然后,测试停止。
(一)
(b)
(c)
滞后环曲线近似椭圆形。随着加载时间,滞后环中心向右移动得更快,这意味着轴向应变的增加速度比先前的测试。滞后环更密集的随着加载时间。
400年提取后th,600年th,800年th,1000年th,1200th滞后环曲线,滞后环面积和加载时间的关系,如图7。
滞后环面积可以由以下公式计算: 在哪里N加载时间。方程的相关系数大于0.92 (4)。
动态模量和阻尼比下表列出不同的加载时间3。
线性滞回面积随加载时间。的累积损伤标本的动态模量随加载时间基本上在测试增加而降低。
3.3。时的测试结果σ3= 30 kPa, |σ1- - - - - -σ3|马克斯= 115 kPa
首先,轴向压力和围压线性增加直到达到30 kPa的值,然后逐渐加载轴向循环加载42.5 kPa振幅,直到轴向应变达到5%。
提取了40th-50年th,90年th-100年th,140th-154年th滞后循环,如图8;的滞后循环加载和椭圆的上传过程。滞后循环出现的粘弹性性质偏应力高温暖的冻土。随着加载时间,滞后环中心更大的应变方向移动,和塑性变形的逐渐累积,直到轴向应变达到5%。塑性变形增量是体现越来越小的滞后循环密度图8。
(一)
(b)
(c)
循环加载时间是154时,轴向应变达到5%,然后,测试了。提取的50th,75年th,100年th,125年th,150th滞后循环,循环区和加载时间的关系如图9。
滞后环面积线性随加载时间基本上和它的价值可以由以下公式计算: 在哪里N加载时间。方程的相关系数大于0.98 (5)。
动态模量和阻尼比进行了50th,75年th,100年th,125年th,150th滞后环曲线和表中列出4。
动态模量和阻尼比减少加载时间基本上和损伤积累总是发展在这一过程中,直到样品失败了。
4所示。结论
不同偏应力与加载6赫兹标本分别当温度保持在−1.5°C,和轴向压力和不同围压和不同循环荷载振幅。结果表明,温暖的永久冻土的力学性能与偏应力有关。随着围压和偏应力振幅都是25 kPa,滞后循环大约矩形,标本在测试过程中总是稳定的。当围压20 kPa和偏应力振幅是40 kPa,变得令人窒息的,滞后环曲线出现椭圆形。标本失败后1279加载时间。随着偏应力振幅增加,失败的加载时间迅速下降。当围压30 kPa和偏应力振幅为42.5 kPa,标本失败后154加载时间。
最小的偏应力振幅,动态压缩模量略有增加。偏应力增加时,动态模量降低损伤积累的其他测试。滞后环面积线性随加载时间在所有测试。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项研究由中国建筑工程总公司(cscec - 2020 - z - 41)。